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基本介紹 Async、Await是net4.x新增的異步編程方式，其目的是為了簡化異步程序編寫，和之前APM方式簡單對比如下。 APM方式，BeginGetRequestStream需要傳入回調(diào)函數(shù)，線程碰到BeginXXX時會以非阻塞形式繼續(xù)執(zhí)行下面邏輯，完成后回調(diào)先前傳入的函數(shù)。
Async方式，使用Async標記Async1為異步方法，用Await標記GetRequestStreamAsync表示方法內(nèi)需要耗時的操作。主線程碰到await時會立即返回，繼續(xù)以非阻塞形式執(zhí)行主線程下面的邏輯。當await耗時操作完成時，繼續(xù)執(zhí)行Async1下面的邏輯
上面是net類庫實現(xiàn)的異步，如果要實現(xiàn)自己方法異步。 APM方式：
Async方式:
對比下來發(fā)現(xiàn)，async/await是非常簡潔優(yōu)美的，需要寫的代碼量更少，更符合人們編寫習慣。 因為人的思維對線性步驟比較好理解的。 APM異步回調(diào)的執(zhí)行步驟是：A邏輯->假C回調(diào)邏輯->B邏輯->真C回調(diào)邏輯，這會在一定程度造成思維的混亂，當一個項目中出現(xiàn)大量的異步回調(diào)時，就會變的難以維護。 Async、Await的加入讓原先這種混亂的步驟，重新?lián)苷?，?zhí)行步驟是：A邏輯->B邏輯->C邏輯。 基本原理剖析 作為一個程序員的自我修養(yǎng)，刨根問底的好奇心是非常重要的。 Async剛出來時會讓人有一頭霧水的感覺，await怎么就直接返回了，微軟怎么又出一套新的異步模型。那是因為習慣了之前的APM非線性方式導致的，現(xiàn)在重歸線性步驟反而不好理解。 學習Async時候，可以利用已有的APM方式去理解，以下代碼純屬虛構。 比如把Async2方法想象APM方式的Async3方法：
上面看其來就比較好理解些的，再把Async3方法想象Async4方法：
這樣看起來就非常簡單明了，連async都去掉了，變成之前熟悉的編程習慣。雖然代碼純屬虛構，但基本思想是相通的，差別在于實現(xiàn)細節(jié)上面。 內(nèi)部實現(xiàn)剖析 作為一個程序員的自我修養(yǎng)，嚴謹更是不可少的態(tài)度。上面的基本思想雖然好理解了，但具體細節(jié)呢，編程是個來不得半點虛假的工作，那虛構的代碼完全對不住看官們啊。 繼續(xù)看Async2方法，反編譯后的完整代碼如下：
發(fā)現(xiàn)async、await不見了，原來又是編譯器級別提供的語法糖優(yōu)化，所以說async不算是全新的異步模型。 可以理解為async更多的是線性執(zhí)行步驟的一種回歸，專門用來簡化異步代碼編寫。 從反編譯后的代碼看出編譯器新生成一個繼承IAsyncStateMachine 的狀態(tài)機結構asyncd（代碼中叫 IAsyncStateMachine最基本的狀態(tài)機接口定義： public interface IAsyncStateMachine { void MoveNext(); void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine); } 既然沒有了async、await語法糖的阻礙，就可以把代碼執(zhí)行流程按線性順序來理解，其整個執(zhí)行步驟如下： 1. 主線程調(diào)用Async2()方法 2. Async2()方法內(nèi)初始化狀態(tài)機狀態(tài)為-1，啟動AsyncD 3. MoveNext方法內(nèi)部開始執(zhí)行，其task.run函數(shù)是把任務扔到線程池里，返回個可等待的任務句柄。MoveNext源碼剖析： //要執(zhí)行任務的委托 Program.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1 = new Action(Program. //開始使用task做異步，是net4.0基于任務task的編程方式。 awaiter =Task.Run(Program.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1).GetAwaiter(); //設置狀態(tài)為0，以便再次MoveNext直接break，執(zhí)行switch后面的邏輯，典型的狀態(tài)機模式。 this.<>1__state = 0; //返回調(diào)用async2方法的線程，讓其繼續(xù)執(zhí)行主線程后面的邏輯 this.<>t__builder.AwaitUnsafeOnCompleted return; 4. 這時就已經(jīng)有2個線程在跑了，分別是主線程和Task.Run在跑的任務線程。 5. 執(zhí)行主線程后面邏輯輸出aaa，任務線程運行完成后輸出bbb、在繼續(xù)執(zhí)行任務線程后面的業(yè)務邏輯輸出ccc。 Label_0090: awaiter.GetResult(); awaiter = new TaskAwaiter(); Console.WriteLine('ccc'); 這里可以理解為async把整個主線程同步邏輯，分拆成二塊。 第一塊是在主線程直接執(zhí)行，第二塊是在任務線程完成后執(zhí)行， 二塊中間是任務線程在跑，其源碼中awaiter.GetResult()就是在等待任務線程完成后去執(zhí)行第二塊。 從使用者角度來看執(zhí)行步驟即為： 主線程A邏輯->異步任務線程B邏輯->主線程C邏輯。 Test(); Console.WriteLine('A邏輯'); static async void Test() { await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine('B邏輯'); }); Console.WriteLine('C邏輯'); } 回過頭來對比下基本原理剖析小節(jié)中的虛構方法Async4()，發(fā)現(xiàn)區(qū)別在于一個是完成后回調(diào)，一個是等待完成后再執(zhí)行，這也是實現(xiàn)異步最基本的兩大類方式。 重點注意的地方 主線程A邏輯->異步任務線程B邏輯->主線程C邏輯。 注意：這3個步驟是有可能會使用同一個線程的，也可能會使用2個，甚至3個線程。 可以用Thread.CurrentThread.ManagedThreadId測試下得知。 Async7(); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); static async void Async7() { await Task.Run(() => { Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); }); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); } 正由于此，才會有言論說Async不用開線程，也有說需要開線程的，從單一方面來講都是對的，也都是錯的。 上面源碼是從簡分析的，具體async內(nèi)部會涉及到線程上下文切換，線程復用、調(diào)度等。 想深入的同學可以研究下ExecutionContextSwitcher、 SecurityContext.RestoreCurrentWI、ExecutionContext這幾個東東。 其實具體的物理線程細節(jié)可以不用太關心，知道其【主線程A邏輯->異步任務線程B邏輯->主線程C邏輯】這個基本原理即可。 另外Async也會有線程開銷的，所以要合理分業(yè)務場景去使用。 總結 從逐漸剖析Async中發(fā)現(xiàn)，Net提供的異步方式基本上一脈相承的,如： 1. net4.5的Async，拋去語法糖就是Net4.0的Task+狀態(tài)機。 2. net4.0的Task， 退化到3.5即是(Thread、ThreadPool)+實現(xiàn)的等待、取消等API操作。 本文以async為起點，簡單剖析了其內(nèi)部原理及實現(xiàn)，希望對大家有所幫助。 DotNet 微信號：iDotNet 打造東半球最好的 .Net 微信號 -------------------------------------- 商務合作QQ：2302462408 投稿網(wǎng)址：top.jobbole.com |
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