聊聊多線程那一些事兒 之 五 async.await深度剖析

　　 hello task,咱們又見面啦！！是不是覺得很熟讀的開場白，哈哈你喲這感覺那就對了，說明你已經閱讀過了我總結的前面4篇關於task的文章，謝謝支持！感覺不熟悉的也沒有關系，在文章末尾我會列出前四篇文章的地址，可以點擊詳細閱讀。

    前幾篇文章分享了以后，無論是公眾號還是博客園，都有小伙伴問我async/await的專欄總結分享，既然這樣，那今天我們就專門來聊聊關於async/await的那一些事，通過該文章你也該對async的使用還有更加清晰的理解，謝謝！

async/await入門：

    async也就是我們說的異步方法，不廢話，也不先說那么多的大理論，先上一個簡單的實例，通過這個簡單的實例實現和asyncd 初相識！！

 

 static void Main(string[] args)
 {
     Console.WriteLine($"主線程開始，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");

     // 同步實現 
     AddSync(1, 2);

     // 異步方法,沒有 Await
     AddNoAwaitSyncHas(1, 2);

     // 異步方法,有 Await
     AddHasAwaitAsync(1, 2);

     Console.WriteLine($"主線程結束，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
     Console.ReadLine();
     return;
 }

 /// <summary>
 /// 同步計算兩個數字之和
 /// </summary>
 /// <param name="num1">參數1</param>
 /// <param name="num2">參數2</param>
 /// <returns></returns>
 private static int AddSync(int num1, int num2)
 {
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine($"同步方法，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
     return num1 + num2;
 }

 /// <summary>
 /// 對兩個數字求和 (異步方法,沒有 Await)
 /// </summary>
 /// <param name="num1">參數1</param>
 /// <param name="num2">參數2</param>
 /// <returns>結果</returns>
 private static async Task<int> AddNoAwaitSyncHas(int num1, int num2)
 {
     Console.WriteLine($"異步線程沒有await前，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
     // 兩個數字求和，假設其中會涉及到很耗時的邏輯
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine($"異步線程沒有await后，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
     return num1 + num2;
 }

 /// <summary>
 /// 對兩個數字求和 (異步方法,有 Await)
 /// </summary>
 /// <param name="num1">參數1</param>
 /// <param name="num2">參數2</param>
 /// <returns>結果</returns>
 private static async Task<int> AddHasAwaitAsync(int num1, int num2)
 {
     Console.WriteLine($"異步線程await前，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
     // 兩個數字求和，假設其中會涉及到很耗時的邏輯
     var add = Add(num1, num2);
     int result = await add;
     Console.WriteLine($"異步線程await后，線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
     return result;
 }

 /// <summary>
 /// Task 對兩個數字求和
 /// </summary>
 /// <param name="num1">參數1</param>
 /// <param name="num2">參數2</param>
 /// <returns>結果</returns>
 private static Task<int> Add(int num1, int num2)
 {
     // 假設該邏輯執行起來很耗時
     var task = Task.Run(() =>
     {
         Console.WriteLine($"我是Task內部執行開始：線程ID :{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
         Thread.Sleep(5000);
         Console.WriteLine($"我是Task內部執行結束：線程ID :{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
         return num1 + num2;
     });

     return task;
 }

執行結果：

 

結合代碼和執行結果，我們分析可以得出以下一些結論：

   1、通過async的寫法和同步方法在實現和調用上都很相似

   2、異步方法async如果沒有await關鍵詞，其整體執行都是在主線中運行

    ----同步調用

    3、異步方法async有await關鍵詞，其線程執行分水嶺就在await

     ----await前，async執行還是在主線中執行

     ----await后，async的執行邏輯會新開一個線程

     ----也就是說，async其真正的異步還是await實現

     ​----而await修飾的實際是一個task修飾的變量或者返回的類型為task的方法體

     ​----所以最后的最后，async的異步還是通過task來實現的

    4、await是不能單獨使用，一定是在是和async成對使用

     ----當然aysnc修飾的方法可以沒有await關鍵詞

　　通過上面的一個簡單實例，是不是發現要實現一個異步方法，是不是so easy，是的 ，你沒說錯，就是那么簡單，但是也許你會問，干嘛實現一個異步方法整的的如此復雜，創建了這么多方法，是的，不急不急，我這樣寫，是為了更加清晰的明白其執行流程。好了，下面我們在一起來探討一下aysnc/await的組成結構吧！

 

aysnc/await的組成結構：

 

其實異步方法的整體結構和一個普通的方法沒有多大區別，唯一不一樣的點，就是多了一個task邏輯主體，下面簡單的分別來概要說明一下每一個環節：

    上面的圖簡單的繪制了一個異步方法在整體執行時的一個執行順序。

異步方法調用

    個人覺得這個沒有什么說的，其實很普通方法調用一樣，只是說異步方法的調用結果一般為一個Task對象，那么需要獲獲取其執行結果的值，或者對執行結果需要做一些邏輯處理，這個和操作一個普通的task一樣，這兒就不在細說，不清楚的可以看我前面分享的幾篇文章，會有詳細的說明，謝謝！

aysnc的方法體

    通過實例我們應該已經知道，其實異步方法，也就是在普通的方法體上，加了一個async修飾罷了，其簡單的結構大概是

    private aysnc task MyAysnc(){具體方法實現}

    說說aysnc的返回類型

    其返回類型有三種情況，每一種情況適用於不同的業務場景，如下：

    A、Tsak：其主要適用場景是，主程序只關心異步方法執行狀態，不需要和主線程有任何執行結果數據交互。

    B、Task<T>：其主要適用場景是，主程序不僅僅關心異步方法執行狀態，並且還希望執行后返回一個數據類型為T的結果

    C、void: 主程序既不關系異步方法執行狀態，也不關心其執行結果，只是主程序調用一次異步方法，對於除事件處理程序以外的代碼，通常不鼓勵使用 async void 方法，因為調用方不能

task邏輯主體

    aysnc為了實現異步，其中最關鍵的一個點就是await修飾符，await修飾的也就是task實現邏輯主體。task實現邏輯主體，其實在上就是一個task實例，所以其里面的實例邏輯使用和一個普通的task實例定義操作都是一樣的，在此也就不在詳細說明，前面的幾篇文章也有詳細的說明了，如果不清楚的可以查看以前的幾篇文章。

     

aysnc/await的原理分析：

 

    在說這一塊之前，我們先把寫的代碼編譯后，在通過反編譯后發現在代碼里面根本找不到aysnc/await關鍵詞，有興趣的小伙伴，你也可以這樣操作分析一下。那么我們就明白了aysnc/await其實是編譯器層面給的一個語法糖，是為了方便實現一個異步方罷了。

從反編譯后的代碼看出編譯器新生成一個繼承IAsyncStateMachine 的狀態機結構asyncd（代碼中叫<AddHasAwaitAsync>d__2)，下面是基於反編譯后的代碼來分析的。

IAsyncStateMachine最基本的狀態機接口定義：

public interface IAsyncStateMachine {       
 void MoveNext();       
 void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine); 
}

 

    好了，說道這兒我們已經知道aysnc/await是編程器層面的一個語法糖，那么我們在來分析一下其執行的流程如下：

    第一步：主線程調用 AddHasAwaitAsync(1,2)異步方法

   第二步：AddHasAwaitAsync()方法內初始化狀態機狀態為-1，啟動<AddHasAwaitAsync>d__2

    第三步：MoveNext方法內部開始執行，task.run實現了把業務邏輯執行丟到線程池中，返回一個可等待的任務句柄。其底層還是借助委托實現。

    第四步：到此程序以及開啟了兩個線程，一個主線程，一個task線程，兩個線程相互獨立互不阻塞，各自執行對應的業務邏輯。

    好了，時間不早了，就先到這兒吧，感覺這一篇文章總結的不怎么好，先這樣，后續我們在持續交流，謝謝！

 

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END
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