C#异步任务延续的三种底原理解析(最新推荐)
目录
- 一：背景
- 1. 讲故事
- 二：异步任务延续的玩法
- 1. StateMAChine
- 2. ContinueWith
- 3. Awaiter
- 三：RunContinuations 观察
- 四：总结
一：背景
1. 讲故事
最近聊了不少和异步相关的话题，有点疲倦了，今天再写最后一篇作为近期这类话题的一个封笔吧，下篇继续写我熟悉的 生产故障 系列，突然亲切感油然而生，哈哈，免费给别人看程序故障，是一种积阴德阳善的事情，欲知前世因，今生受者是。欲知来世果，今生做者是。
在任务延续方面，我个人的总结就是三类，分别为：
- StateMachine
- ContinueWith
- Awaiter
话不多说，我们逐个研究下底层是咋玩的？
二：异步任务延续的玩法
1. StateMachine
说到状态机大家再熟悉不过了，也是 async,await 的底层化身，很多人看到 async await 就想到了IO场景，其实IO场景和状态机是两个独立的东西，状态机是一种设计模式，把这个模式套在IO场景会让代码更加丝滑，仅此而已。为了方便讲述，我们写一个 StateMachine 与 IO场景 无关的一段测试代码。
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
UseAwaitAsync();
Console.ReadLine();
}
static async Task<string> UseAwaitAsync()
{
var html = await Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
var response = "<html><h1>博客园</h1></html>";
return response;
});
Console.WriteLine($"GetStringAsync 的结果：{html}");
return html;
}
}
那这段代码在底层是如何运作的呢？刚才也说到了asyncawait只是迷惑你的一种幻象，我们必须手握辟邪宝剑斩开幻象显真身，这里借助 ilspy 截图如下：
从卦中看，本质上就是借助AsyncTaskMethodBuilder<string> 建造者将 awaiter 和 stateMachine 做了一个绑定，感兴趣的朋友可以追一下 AwaitUnsafeOnCompleted() 方法，最后状态机 <UseAwaitAsync>d__1 实例会放入到 Task.Run 的 m_continuationObject 字段。如果有朋友对流程比较蒙的话，我画了一张简图。
图和代码都有了，接下来就是眼见为实。分别在 AddTaskContinuation 和 RunContinuations 方法中做好埋点，前者可以看到 延续任务 是怎么加进去的，后者可以看到 延续任务 是怎么取出来的。
心细的朋友会发现这卦上有一个很特别的地方，就是 allowInlining=true，也就是回调函数（StateMachine）是在当前线程上一撸到底的。
有些朋友可能要问，能不能让延续任务 跑在单独线程上？ 可以是可以，但你得把 Task.Run 改成 Task.Factory.StartNew ，这样就可以设置TaskCreationOptions参数，参考代码如下：
var html = await Task.Factory.StartNew(() =>{}, TaskCreationOptions.RunContinuationsAsynchronously);
2. ContinueWith
那些同处于被裁的35岁大龄程序员应该知道Task是 framework 4.0 时代出来的，而async,await是4.5出来的，所以在这个过渡期中有大量的项目会使用ContinueWith 导致回调地狱。。。 这里我们对比一下两者有何不同，先写一段参考代码。
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
UseContinueWith();
Console.ReadLine();
}
static Task<string> UseContinueWith()
{
var query = Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
var response = "<html><h1>DkySOH;博客园</h1></html>";
return response;
}).ContinueWith(t =>
{
var html = t.Result;
Console.WriteLine($"GetStringAsync 的结果：{html}");
return html;
});
return query;
}
}
从卦代码看确实没有asyncawait简洁，那 ContinueWith 内部做了什么呢？感兴趣的朋友可以跟踪一下，本质上和 StateMachine 的玩法是一样的，都是借助 m_continuationObject 来实现延续，画个简图如下：
代码和模型图都有了，接下来就是用 dnspy 开干了。。。还是在 AddTaskContinuation 和 RunContinuations 上埋伏断点观察。
从卦中可以看到，延续任务使用新线程来执行的，并没有一撸到底，这明显与 asyncawait 的方式不同，有些朋友可能又要说了，那如何实现和StateMachine一样的呢？这就需要在 ContinueWith 中新增 ExecuteSynchronously 同步参数，参考如下：
var query = Task.Run(() => { }).ContinueWith(t =>
{
}, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);
3. Awaiter
使用Awaiter做任务延续的朋友可能相对少一点，它更多的是和 StateMachine 打配合，当然单独使用也可以，但没有前两者灵活，它更适合那些不带返回值的任务延续,本质上也是借助 m_continuationObject 字段实现的一套底层玩法，话不多说，上一段代码：
static Task<string> UseAwaiter()
{
var awaiter = Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
var response = "<html><h1>博客园</h1></html>";
return response;
}).GetAwaiter();
awaiter.OnCompleted(() =>
{
var html = awaiter.GetResjavascriptult();
Console.WriteLine($"UseAwaiter 的结果：{html}");
});
return Task.FromResult(string.Empty);
}
前面两种我配了图，这里没有理由不配了，哈哈，模型图如下：
接下来把程序运行起来，观察截图：
从卦中观察，它和StateMachine一样，默认都是 一撸到底 的方式。
三：RunContinuations 观察
这一小节我们单独说一下 RunContinuations 方法，因为这里的实现太精妙了，不幸的是Dnspy和ILSpy反编译出来的代码太狗血，原汁原味的简化后代码如下：
private void RunContinuations(object continuationObject) // separated out of FinishContinuations to enable it to be inlined
{
bool canInlineContinuations =
(m_stateFlags & (int)TaskCreationOptions.RunContinuationsAsynchronously) == 0 &&
RuntimeHelpers.TryEnsureSufficientExecutionStack();
switch (continuationObject)
{
// Handle the single IAsyncStateMachineBox case. This could be handled as part of the ITaskCompletionAction
// but we want to ensure that inlining is properly handled in the face of schedulers, so its behavior
// needs to be customized ala raw Actions. This is also the most important case, as it represents the
// most common form of continuation, so we check it first.
case IAsyncStateMachineBox stateMachineBox:
AwaitTaskContinuation.RunOrScheduleAction(stateMachineBox, canInlineContinuations);
LogFinishCompletionNotification();
return;
// Handle the single Action case.
case Action javascriptaction:
AwaitTaskContinuation.RunOrScheduleAction(action, canInlineContinuations);
LogFinishCompletionNotification();
return;
// Handle the single TaskContinuation case.
case TaskContinuation tc:
tc.Run(this, canInlineContinuations);
编程 LogFinishCompletionNotification();
return;
// Handle the single ITaskCompletionAction case.
case ITaskCompletionAction completionAction:
RunOrQueueCompletionAction(completionAction, canInlineContinuations);
LogFinishCompletionNotification();
return;
}
}
卦中的 case 挺有意思的，除了本篇聊过的 TaskContinuation 和 IAsyncStateMachineBox 之外，还有另外两种 continuationObject，这里说一下 ITaskCompletionAction 是怎么回事，其实它是 Task.Result 的底层延续类型，所以大家应该能理解为什么 Task.Result 能唤醒，主要是得益于Task.m_continuationObject =completionAction 所致。
说了这么说，如何眼见为实呢？可以从源码中寻找答案。
private bool SpinThenblockingWait(int millisecondsTimeout, CancellationToken cancellationToken)
{
var mres = new SetOnInvokeMres();
AddCompletionAction(mres, addBeforeOthers: true);
var returnValue = mres.Wait(Timeout.Infinite, cancellationToken);
}
private sealed class SetOnInvokeMres : ManualResetEventSlim, ITaskCompletionAction
{
internal SetOnInvokeMres() : base(false, 0) { }
public void Invoke(Task completingTask) { Set(); }
public bool InvokeMayRunArbitraryCode => false;
}
从卦中可以看到，其实就是把 ITaskCompletionAction 接口的实现类 SetOnInvokeMres 塞入了 Task.m_continuationObject 中，一旦Task执行完毕之后就会调用 Invoke() 下的 Set() 来实现事件唤醒。
四：总结
虽然异步任务延续有三种实现方法，但底层都是一个套路，即android借助 Task.m_continuationObject 字段玩出的各种花样，当然他们也是有一些区别的，即对 m_continuationObject 任务是否用单独的线程调度，产生了不同的意见分歧。
到此这篇关于C#异步 任务延续的三种底层玩法的文章就介绍到这了,更多相关C#异步 任务延续内容请搜索编程客栈(www.devze.com)以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程客栈(www.devze.com)！
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