聊聊多线程那一些事儿 之 五 async.await深度剖析

　　 hello task,咱们又见面啦！！是不是觉得很熟读的开场白，哈哈你哟这感觉那就对了，说明你已经阅读过了我总结的前面4篇关于task的文章，谢谢支持！感觉不熟悉的也没有关系，在文章末尾我会列出前四篇文章的地址，可以点击详细阅读。

    前几篇文章分享了以后，无论是公众号还是博客园，都有小伙伴问我async/await的专栏总结分享，既然这样，那今天我们就专门来聊聊关于async/await的那一些事，通过该文章你也该对async的使用还有更加清晰的理解，谢谢！

async/await入门：

    async也就是我们说的异步方法，不废话，也不先说那么多的大理论，先上一个简单的实例，通过这个简单的实例实现和asyncd 初相识！！

static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"主线程开始，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");

// 同步实现
AddSync(1, 2);

// 异步方法,没有 Await
AddNoAwaitSyncHas(1, 2);

// 异步方法,有 Await
AddHasAwaitAsync(1, 2);

Console.WriteLine($"主线程结束，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
Console.ReadLine();
return;
}

/// <summary>
/// 同步计算两个数字之和
/// </summary>
/// <param name="num1">参数1</param>
/// <param name="num2">参数2</param>
/// <returns></returns>
private static int AddSync(int num1, int num2)
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"同步方法，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
return num1 + num2;
}

/// <summary>
/// 对两个数字求和 (异步方法,没有 Await)
/// </summary>
/// <param name="num1">参数1</param>
/// <param name="num2">参数2</param>
/// <returns>结果</returns>
private static async Task<int> AddNoAwaitSyncHas(int num1, int num2)
{
Console.WriteLine($"异步线程没有await前，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
// 两个数字求和，假设其中会涉及到很耗时的逻辑
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"异步线程没有await后，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
return num1 + num2;
}

/// <summary>
/// 对两个数字求和 (异步方法,有 Await)
/// </summary>
/// <param name="num1">参数1</param>
/// <param name="num2">参数2</param>
/// <returns>结果</returns>
private static async Task<int> AddHasAwaitAsync(int num1, int num2)
{
Console.WriteLine($"异步线程await前，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
// 两个数字求和，假设其中会涉及到很耗时的逻辑
var add = Add(num1, num2);
int result = await add;
Console.WriteLine($"异步线程await后，线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
return result;
}

/// <summary>
/// Task 对两个数字求和
/// </summary>
/// <param name="num1">参数1</param>
/// <param name="num2">参数2</param>
/// <returns>结果</returns>
private static Task<int> Add(int num1, int num2)
{
// 假设该逻辑执行起来很耗时
var task = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine($"我是Task内部执行开始：线程ID :{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine($"我是Task内部执行结束：线程ID :{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");
return num1 + num2;
});

return task;
}

执行结果：

结合代码和执行结果，我们分析可以得出以下一些结论：

   1、通过async的写法和同步方法在实现和调用上都很相似

   2、异步方法async如果没有await关键词，其整体执行都是在主线中运行

    ----同步调用

    3、异步方法async有await关键词，其线程执行分水岭就在await

     ----await前，async执行还是在主线中执行

     ----await后，async的执行逻辑会新开一个线程

     ----也就是说，async其真正的异步还是await实现

     ​----而await修饰的实际是一个task修饰的变量或者返回的类型为task的方法体

     ​----所以最后的最后，async的异步还是通过task来实现的

    4、await是不能单独使用，一定是在是和async成对使用

     ----当然aysnc修饰的方法可以没有await关键词

　　通过上面的一个简单实例，是不是发现要实现一个异步方法，是不是so easy，是的 ，你没说错，就是那么简单，但是也许你会问，干嘛实现一个异步方法整的的如此复杂，创建了这么多方法，是的，不急不急，我这样写，是为了更加清晰的明白其执行流程。好了，下面我们在一起来探讨一下aysnc/await的组成结构吧！

aysnc/await的组成结构：

其实异步方法的整体结构和一个普通的方法没有多大区别，唯一不一样的点，就是多了一个task逻辑主体，下面简单的分别来概要说明一下每一个环节：

    上面的图简单的绘制了一个异步方法在整体执行时的一个执行顺序。

异步方法调用

    个人觉得这个没有什么说的，其实很普通方法调用一样，只是说异步方法的调用结果一般为一个Task对象，那么需要获获取其执行结果的值，或者对执行结果需要做一些逻辑处理，这个和操作一个普通的task一样，这儿就不在细说，不清楚的可以看我前面分享的几篇文章，会有详细的说明，谢谢！

aysnc的方法体

    通过实例我们应该已经知道，其实异步方法，也就是在普通的方法体上，加了一个async修饰罢了，其简单的结构大概是

    private aysnc task MyAysnc(){具体方法实现}

    说说aysnc的返回类型

    其返回类型有三种情况，每一种情况适用于不同的业务场景，如下：

    A、Tsak：其主要适用场景是，主程序只关心异步方法执行状态，不需要和主线程有任何执行结果数据交互。

    B、Task<T>：其主要适用场景是，主程序不仅仅关心异步方法执行状态，并且还希望执行后返回一个数据类型为T的结果

    C、void: 主程序既不关系异步方法执行状态，也不关心其执行结果，只是主程序调用一次异步方法，对于除事件处理程序以外的代码，通常不鼓励使用 async void 方法，因为调用方不能

task逻辑主体

    aysnc为了实现异步，其中最关键的一个点就是await修饰符，await修饰的也就是task实现逻辑主体。task实现逻辑主体，其实在上就是一个task实例，所以其里面的实例逻辑使用和一个普通的task实例定义操作都是一样的，在此也就不在详细说明，前面的几篇文章也有详细的说明了，如果不清楚的可以查看以前的几篇文章。

aysnc/await的原理分析：

    在说这一块之前，我们先把写的代码编译后，在通过反编译后发现在代码里面根本找不到aysnc/await关键词，有兴趣的小伙伴，你也可以这样操作分析一下。那么我们就明白了aysnc/await其实是编译器层面给的一个语法糖，是为了方便实现一个异步方罢了。

从反编译后的代码看出编译器新生成一个继承IAsyncStateMachine 的状态机结构asyncd（代码中叫<AddHasAwaitAsync>d__2)，下面是基于反编译后的代码来分析的。

IAsyncStateMachine最基本的状态机接口定义：

public interface IAsyncStateMachine {
void MoveNext();
void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine);
}

    好了，说道这儿我们已经知道aysnc/await是编程器层面的一个语法糖，那么我们在来分析一下其执行的流程如下：

    第一步：主线程调用 AddHasAwaitAsync(1,2)异步方法

   第二步：AddHasAwaitAsync()方法内初始化状态机状态为-1，启动<AddHasAwaitAsync>d__2

    第三步：MoveNext方法内部开始执行，task.run实现了把业务逻辑执行丢到线程池中，返回一个可等待的任务句柄。其底层还是借助委托实现。

    第四步：到此程序以及开启了两个线程，一个主线程，一个task线程，两个线程相互独立互不阻塞，各自执行对应的业务逻辑。

    好了，时间不早了，就先到这儿吧，感觉这一篇文章总结的不怎么好，先这样，后续我们在持续交流，谢谢！

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END
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