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C#異步編程由淺入深(三)之詳解Awaiter_C#教程

作者：白煙染黑墨 ? 更新時間： 2022-05-04 編程語言

??上一篇末尾提到了Awaiter這個類型，上一篇說了，能await的對象，必須包含GetAwaiter()方法，不清楚的朋友可以看上篇文章。那么，Awaiter到底有什么特別之處呢？
??首先，從上篇文章我們知道，一個Awaiter必須實現INotifyCompletion接口，這個接口定義如下：

namespace System.Runtime.CompilerServices
{
    /// 
    /// Represents an operation that will schedule continuations when the operation completes.
    /// 
    public interface INotifyCompletion
    {
        /// Schedules the continuation action to be invoked when the instance completes.
        /// The action to invoke when the operation completes.
        /// The  argument is null (Nothing in Visual Basic).
        void OnCompleted(Action continuation);
    }
}

??除此之外還必須包含IsCompleted屬性和包含GetResult()方法。
??注意OnCompleted的參數是一個Action委托，并且不出意外的話，委托里面總會有一個地方調用一個MoveNext()方法，它推動狀態機到達下一個狀態，然后執行下一個狀態需要執行的代碼。
??那么，知道這個有什么用呢？第一，它是你充分了解async/await這套機制的基礎，包括與之相關的同步上下文、執行上下文、死鎖問題等，第二，它可以實現一些特殊的功能。
??從上一篇我們知道，OnCompleted中的contination的主要目的是推動狀態機的執行，也就是推動異步方法中await后面部分的代碼執行。從這里看出，continuation的執行是受我們控制的，因此我們可以直接執行它，或是等待某個條件成熟然后執行它，我們可以把它放到線程池執行，也可以單獨起一個線程執行。譬如，我們可以讓await后面部分的代碼直接在線程池上執行。

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

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

public struct SkipToThreadPoolAwaiter : INotifyCompletion
{
    public bool IsCompleted => false;
    public void GetResult() 
    {
        Console.WriteLine("調用GetResult以獲取結果");
    }
    public void OnCompleted(Action continuation)
    {
        Console.WriteLine("調用OnCompleted，把Await后面部分要執行的代碼傳遞過來（傳遞MoveNext，以推動狀態機流轉）");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
        {
            Console.WriteLine("開始執行Await后面部分的代碼");
            continuation();
            Console.WriteLine("后面部分的代碼執行完畢");
        });
        Console.WriteLine("返回調用線程");
    }

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

??這是一個控制臺程序，輸出結果如下。

是否是線程池線程？False
獲得Awaiter
調用OnCompleted，把Await后面部分要執行的代碼傳遞過來（傳遞MoveNext，以推動狀態機流轉）
返回調用線程
開始執行Await后面部分的代碼
調用GetResult以獲取結果
是否是線程池線程？True
后面部分的代碼執行完畢

??特別注意一下，第五步說明可能有點疑惑，怎么第六步不是打印是否是線程池線程？原因是部分awaiter是有返回值的，在執行await后面部分的代碼時，會首先調用GetResult()以獲取結果。這對編譯器改造異步方法來說是一個固定的模式（上篇文章沒有體現這一步）。
??把Awaiter改成有返回值嘗試。

public static async Task AwaiterTest()
{
    Console.WriteLine($"是否是線程池線程？{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
    var res = await default (SkipToThreadPoolAwaiter);
    Console.WriteLine($"結果是{res}");
}

static void Main(string[] args)
    _ = AwaiterTest();
    Console.ReadLine();
public struct SkipToThreadPoolAwaiter : INotifyCompletion
    public bool IsCompleted => false;
    public int GetResult() 
    {
        Console.WriteLine("調用GetResult以獲取結果");
        return 1;
    }
    public void OnCompleted(Action continuation)
        Console.WriteLine("調用OnCompleted，把Await后面部分要執行的代碼傳遞過來（傳遞MoveNext，以推動狀態機流轉）");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
        {
            Console.WriteLine("開始執行Await后面部分的代碼");
            continuation();
            Console.WriteLine("后面部分的代碼執行完畢");
        });
        Console.WriteLine("返回調用線程");
    public SkipToThreadPoolAwaiter GetAwaiter()
        Console.WriteLine("獲得Awaiter");
        return this;

??輸出如下

是否是線程池線程？False
獲得Awaiter
調用OnCompleted，把Await后面部分要執行的代碼傳遞過來（傳遞MoveNext，以推動狀態機流轉）
返回調用線程
開始執行Await后面部分的代碼
調用GetResult以獲取結果
結果是1
是否是線程池線程？True
后面部分的代碼執行完畢

??對照前面的文章來看，相信你應該有所得，能解決你部分的疑惑。前面說到，我們可以控制continuation的執行，那如果當前線程有同步上下文（SychronizationContext），我們是不是可以放到同步上下文中執行？TaskAwaiter是會這么做的，如果你不想它使用同步上下文，你可以在Task實例上調用ConfigureAwait(false)，它表面后面部分的代碼將不會使用同步上下文執行。
??另外說一下Task.Yield()這個Awaiter，他的行為是捕捉同步上下文，如果有，則會放到同步上下文中執行，如果沒有，則會放到線程池中執行。在窗體程序中，有時候你打開一個模態對話框，會導致主窗體部分的動畫沒有反應，在模態對話框關閉之后，才會反應。原因是模態對話框阻塞了主窗體的消息循環，也就是阻塞了主線程，如果想讓動畫先完成，然后再打開模態對話框，則可以在打開模態對話框之前，Await Task.Yield()，這也對應了它的意思，讓渡之意。
??后面文章還會說明同步上下文具體是什么、異步代碼中使用同步代碼會導致死鎖的本質原因、如何實現類似Task的類，并且怎么與Async/await這套機制搭配使用等知識。
??覺得有收獲的不妨點個贊，有支持才有動力寫出更好的文章。

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/hkfyf/p/15949528.html

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