深入理解Async/Await

C# 5 Async/Await 语法特性，极大地简化了异步编程，但我们知道，异步编程的基本原理并没有发生根本改变。也就是说，当一些复杂的东西看起来很简单时，它通常意味着有一些有趣的事情在背后发生。在计算机程序设计语言领域，我们把这些本身很复杂但看起来很简单的语言特性称为语法糖，通常情况下，我们并不需要深入理解语法糖是怎么被一层一层包裹起来的，但是，最近我在使用.NET Core实现MySQL协议过程中，需要实现一个Awaitable Socket，所以我需要知道Async/Await背后到底发上了什么？

编译器重写

我们通过写一个非常简单的控制台应用程序，一层一层地剥开C#编译器实现的 Async/Await 语法糖。

namespace AsyncAwaitInDepth{
   class Program
   {
       static void Main(string[] args){ }

       static async int Method()
       {
           return 1;
       }
   }}

编译上面的C#代码，会出现

CS1983 The return type of an async method must be void, Task or Task<T>

错误，即编译器告诉我们，异步方法仅限于三个不同的返回类型︰
void

Task

Task

再修改一下代码，让编译器编译通过：



    }}

使用ILSpy或者Reflector看看编译器干了什么：



上面的代码可以发现，aynce/await 代码被C#编译器重写了，编译器通过使用三个Builder和动态生成的StateMachine替换掉了我们的代码，而把我们的代码整理到StateMachine的

MoveNext()

方法内部，三个Builder是：
AsyncVoidMethodBuilder

AsyncTaskMethodBuilder

AsyncTaskMethodBuilder

撇开这三个Builder的内部实现，从接口角度看，他们长得很像，我们只看看

AsyncTaskMethodBuilder<T>

接口：l



C#编译器动态生成的StateMachine实现了

IAsyncStateMachine

接口：
AsyncVoidMethodBuilder

AsyncTaskMethodBuilder

AsyncTaskMethodBuilder

我们自己代码中的

await Task.Delay(5);

表达式，在StateMachine的

MoveNext()

方法内部被替换成

awaiter = Task.Delay(5).GetAwaiter();

，然后通过

IsCompleted

属性判断是否需要启动一个新的线程去执行，最后通过

awaiter.GetResult();

获取结果，或者是给Builder设置异常

builder.SetException(exception);

Awaitables and Awaiters

在.NET中，我们知道Xtable和Xter是一个一对的概念，比如

IEnumerable<T>

和

IEnumerator<T>

，上面的代码，我们发现

Task，Task<TResult>

是可以被awaited的，他们是awaitable，可以通过其

GetAwaiter()

方法得到awaiter:

awaitable

的

GetAwaiter()

可以是实例方法，也可以是扩展方法。该方法返回的是一个awaiter，该awaiter必须实现

INotifyCompletion

接口，可选实现

ICriticalNotifyCompletion

接口，同时，必须提供一个名为

IsCompleted

 bool 属性， 必须提供

public TResult GetResult()

方法。

[/code]

自定义awaitable和awaiter对象

我们费了那么大的劲，终于弄清楚了 Async/Await 背后到底发上了什么，做到了知其然知其所以然，因此，我们可以实现自己的awaitable和awaiter对象：



最后，借用《C# in Depth》作者Job Skeet的一句话与大家共勉：

I like knowing how a feature works before I go too far using it

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原文地址：http://www.xyting.org/2017/02/28/understand-async-await-in-depth.html
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