C#中關於Task.Yeild()的探究

      在與同事討論async/await內部實現的時候，突然想到Task.Yeild()這個函數，為什么呢，了解一點C#async/await內部機制的都知道，在await一個異步任務（函數）的時候，它會先判斷該Task是否已經完成，如果已經完成，則繼續執行下去，不會返回到調用方，原因是盡量避免線程切換，因為await后面部分的代碼很可能是另一個不同的線程執行，而Task.Yeild()則可以強制回到調用方，或者說主動讓出執行權，給其他Task執行的機會，可以把Task理解為協程，Task.Yeild()和Thread.sleep(0)有點相同。

      為了證明我的結論成立，請看代碼：

public static async Task Test1()
{
     await Task.CompletedTask;
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine("Test1任務完成");
}
public static async Task Test2()
{
     await Task.Delay(1);
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine("Test2任務完成");
}
public static async Task Test3()
{
     await Task.Yield();
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine("Test3任務完成");
}
static void Main(string[] args)
{
     Console.WriteLine(DateTime.Now);
     _ = Test1();
     Console.WriteLine(DateTime.Now);
     Console.ReadLine();
}

 

      按照開頭的理論，Test1()異步函數由於await了一個已經完成的任務，所以會繼續往下執行，阻塞1秒鍾，然后回到調用方，打印的時間之差會相隔一秒。

      Test2()異步函數由於await了一個未完成的任務（1ms對於CPU來說是很長的了），所以會返回調用方，然后打印相同的時間，一秒鍾之后會打印執行完畢。

      Test3()調用了Task.Yeild()函數，主動讓出執行權，所以會直接返回調用方，然后打印相同的時間，一秒之后會打印執行完畢。

      可以看到，開頭的結論是正確的。那么，有什么意義呢？Yeild的意思在這里其實就是退讓，讓出的意思，讓出什么呢？就是讓出執行權，這與Thread.sleep(0)讓出CPU執行權給其他線程（前提是有其他線程競爭）有機會執行是一個道理。

      請看我的例子：

public static async Task OP1()
{
     while (true)
     {
         await Task.Yield();//這里會捕捉同步上下文，由於是控制台程序，沒有同步上下文，所以默認的線程池任務調度器變成同步上下文
                                     //也就是說后面的代碼將會在線程池上執行，由於線程池工作線程數量設置為1，所以必須主動讓出執行權，讓其他的
                                     //任務有執行的機會
         Console.WriteLine("OP1在執行");
         Thread.Sleep(1000);//模擬一些需要占用CPU的操作
     }
}
public static async Task OP2()
{
     while (true)
     {
         await Task.Yield();
         Console.WriteLine("OP2在執行");
         Thread.Sleep(1000);
     }
}
static async Task Main(string[] args)
{
     ThreadPool.SetMinThreads(1, 1);
     ThreadPool.SetMaxThreads(1, 1);
     //Task.Run()方法默認使用線程池任務調度器執行任務，由於主線程不是線程池線程，所以使用Task.Run()
     var t = Task.Run(async () => 
     {
         var t1 = OP1();
         var t2 = OP2();
         await Task.WhenAll(t1, t2);
     });
     await t;
     Console.ReadLine();
}

 

      可以看出OP1()和OP2()兩個協程（Task）互相爭用一個線程（用戶模式下的CPU），如果不主動讓出執行權，另一個協程（Task）將不會有機會執行。

      例如：

public static async Task OP2()
{
     while (true)
     {
         await Task.CompletedTask;//或者是直接去掉
         Console.WriteLine($"OP2在執行 {DateTime.Now}");
         Thread.Sleep(1000);
     }
}

 

      這樣OP1()將永遠不會有機會執行。