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皇冠官网开户(www.huangguan.us):C#异步编程由浅入深(三)细说Awaiter

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  上一篇末尾提到了Awaiter这个类型,上一篇说了,能await的对象,必须包含GetAwaiter()方法,不清楚的朋友可以看上篇文章。那么,Awaiter到底有什么特别之处呢?
  首先,从上篇文章我们知道,一个Awaiter必须实现INotifyCompletion接口,这个接口定义如下:

namespace System.Runtime.CompilerServices
{
    /// <summary>
    /// Represents an operation that will schedule continuations when the operation completes.
    /// </summary>
    public interface INotifyCompletion
    {
        /// <summary>Schedules the continuation action to be invoked when the instance completes.</summary>
        /// <param name="continuation">The action to invoke when the operation completes.</param>
        /// <exception cref="System.ArgumentNullException">The <paramref name="continuation"/> argument is null (Nothing in Visual Basic).</exception>
        void OnCompleted(Action continuation);
    }
}

  除此之外还必须包含IsCompleted属性和包含GetResult()方法。
  注意OnCompleted的参数是一个Action委托,并且不出意外的话,委托里面总会有一个地方调用一个MoveNext()方法,它推动状态机到达下一个状态,然后执行下一个状态需要执行的代码。
  那么,知道这个有什么用呢?第一,它是你充分了解async/await这套机制的基础,包括与之相关的同步上下文、执行上下文、死锁问题等,第二,它可以实现一些特殊的功能。
  从上一篇我们知道,OnCompleted中的contination的主要目的是推动状态机的执行,也就是推动异步方法中await后面部分的代码执行。从这里看出,continuation的执行是受我们控制的,因此我们可以直接执行它,或是等待某个条件成熟然后执行它,我们可以把它放到线程池执行,也可以单独起一个线程执行。譬如,我们可以让await后面部分的代码直接在线程池上执行。

public static async Task AwaiterTest()
{
    Console.WriteLine($"是否是线程池线程?{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
    await default (SkipToThreadPoolAwaiter);
    Console.WriteLine($"是否是线程池线程?{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
}

static void Main(string[] args)
{
    _ = AwaiterTest();
    Console.ReadLine();
}

public struct SkipToThreadPoolAwaiter : INotifyCompletion
{
    public bool IsCompleted => false;
    public void GetResult() 
    {
        Console.WriteLine("调用GetResult以获取结果");
    }
    public void OnCompleted(Action continuation)
    {
        Console.WriteLine("调用OnCompleted,把Await后面部分要执行的代码传递过来(传递MoveNext,以推动状态机流转)");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
        {
            Console.WriteLine("开始执行Await后面部分的代码");
            continuation();
            Console.WriteLine("后面部分的代码执行完毕");
        });
        Console.WriteLine("返回调用线程");
    }

    public SkipToThreadPoolAwaiter GetAwaiter()
    {
        Console.WriteLine("获得Awaiter");
        return this;
    }
}

  这是一个控制台程序,输出结果如下。

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是否是线程池线程?False
获得Awaiter
调用OnCompleted,把Await后面部分要执行的代码传递过来(传递MoveNext,以推动状态机流转)
返回调用线程
开始执行Await后面部分的代码
调用GetResult以获取结果
是否是线程池线程?True
后面部分的代码执行完毕

  特别注意一下,第五步说明可能有点疑惑,怎么第六步不是打印是否是线程池线程?原因是部分awaiter是有返回值的,在执行await后面部分的代码时,会首先调用GetResult()以获取结果。这对编译器改造异步方法来说是一个固定的模式(上篇文章没有体现这一步)。
  把Awaiter改成有返回值尝试。

public static async Task AwaiterTest()
{
    Console.WriteLine($"是否是线程池线程?{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
    var res = await default (SkipToThreadPoolAwaiter);
    Console.WriteLine($"结果是{res}");
    Console.WriteLine($"是否是线程池线程?{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
}

static void Main(string[] args)
{
    _ = AwaiterTest();
    Console.ReadLine();
}

public struct SkipToThreadPoolAwaiter : INotifyCompletion
{
    public bool IsCompleted => false;
    public int GetResult() 
    {
        Console.WriteLine("调用GetResult以获取结果");
        return 1;
    }
    public void OnCompleted(Action continuation)
    {
        Console.WriteLine("调用OnCompleted,把Await后面部分要执行的代码传递过来(传递MoveNext,以推动状态机流转)");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
        {
            Console.WriteLine("开始执行Await后面部分的代码");
            continuation();
            Console.WriteLine("后面部分的代码执行完毕");
        });
        Console.WriteLine("返回调用线程");
    }

    public SkipToThreadPoolAwaiter GetAwaiter()
    {
        Console.WriteLine("获得Awaiter");
        return this;
    }
}

  输出如下

是否是线程池线程?False
获得Awaiter
调用OnCompleted,把Await后面部分要执行的代码传递过来(传递MoveNext,以推动状态机流转)
返回调用线程
开始执行Await后面部分的代码
调用GetResult以获取结果
结果是1
是否是线程池线程?True
后面部分的代码执行完毕

  对照前面的文章来看,相信你应该有所得,能解决你部分的疑惑。前面说到,我们可以控制continuation的执行,那如果当前线程有同步上下文(SychronizationContext),我们是不是可以放到同步上下文中执行?TaskAwaiter是会这么做的,如果你不想它使用同步上下文,你可以在Task实例上调用ConfigureAwait(false),它表面后面部分的代码将不会使用同步上下文执行。
  另外说一下Task.Yield()这个Awaiter,他的行为是捕捉同步上下文,如果有,则会放到同步上下文中执行,如果没有,则会放到线程池中执行。在窗体程序中,有时候你打开一个模态对话框,会导致主窗体部分的动画没有反应,在模态对话框关闭之后,才会反应。原因是模态对话框阻塞了主窗体的消息循环,也就是阻塞了主线程,如果想让动画先完成,然后再打开模态对话框,则可以在打开模态对话框之前,Await Task.Yield(),这也对应了它的意思,让渡之意。
  后面文章还会说明同步上下文具体是什么、异步代码中使用同步代码会导致死锁的本质原因、如何实现类似Task的类,并且怎么与Async/await这套机制搭配使用等知识。
  觉得有收获的不妨点个赞,有支持才有动力写出更好的文章。(.Net深入学习交流群(617374043),欢迎加入!)

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