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基本介绍基本原理剖析内部实现剖析重点注意的地方总结
基本介绍 Async、Await是net4.x新增的异步编程方式#xff0c;其目的是为了简化异步程序编写#xff0c;和之前APM方式简单对比如下。
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基本介绍基本原理剖析内部实现剖析重点注意的地方总结
基本介绍 Async、Await是net4.x新增的异步编程方式其目的是为了简化异步程序编写和之前APM方式简单对比如下。
APM方式BeginGetRequestStream需要传入回调函数线程碰到BeginXXX时会以非阻塞形式继续执行下面逻辑完成后回调先前传入的函数。 HttpWebRequest myReq (HttpWebRequest)WebRequest.Create(http://cnblogs.com/);myReq.BeginGetRequestStream();//to do
Async方式使用Async标记Async1为异步方法用Await标记GetRequestStreamAsync表示方法内需要耗时的操作。主线程碰到await时会立即返回继续以非阻塞形式执行主线程下面的逻辑。当await耗时操作完成时继续执行Async1下面的逻辑
static async void Async1(){HttpWebRequest myReq (HttpWebRequest)WebRequest.Create(http://cnblogs.com/);await myReq.GetRequestStreamAsync();//to do}
上面是net类库实现的异步如果要实现自己方法异步。 APM方式 public delegate int MyDelegate(int x); MyDelegate mathDel new MyDelegate((a) { return 1; });mathDel.BeginInvoke(1, (a) { },null);
Async方式:
static async void Async2(){await Task.Run(() { Thread.Sleep(500); Console.WriteLine(bbb); });Console.WriteLine(ccc);}Async2();Console.WriteLine(aaa);
对比下来发现async/await是非常简洁优美的需要写的代码量更少更符合人们编写习惯。因为人的思维对线性步骤比较好理解的。
APM异步回调的执行步骤是A逻辑-假C回调逻辑-B逻辑-真C回调逻辑这会在一定程度造成思维的混乱当一个项目中出现大量的异步回调时就会变的难以维护。 Async、Await的加入让原先这种混乱的步骤重新拨正了执行步骤是A逻辑-B逻辑-C逻辑。
基本原理剖析 作为一个程序员的自我修养刨根问底的好奇心是非常重要的。 Async刚出来时会让人有一头雾水的感觉await怎么就直接返回了微软怎么又出一套新的异步模型。那是因为习惯了之前的APM非线性方式导致的现在重归线性步骤反而不好理解。 学习Async时候可以利用已有的APM方式去理解以下代码纯属虚构。 比如把Async2方法想象APM方式的Async3方法
static async void Async3(){var task await Task.Run(() { Thread.Sleep(500); Console.WriteLine(bbb); });//注册task完成后回调task.RegisterCompletedCallBack(() {Console.WriteLine(ccc);});}
上面看其来就比较好理解些的再把Async3方法想象Async4方法
static void Async4(){var thread new Thread(() {Thread.Sleep(500);Console.WriteLine(bbb);});//注册thread完成后回调thread.RegisterCompletedCallBack(() {Console.WriteLine(ccc);});thread.Start();}
这样看起来就非常简单明了连async都去掉了变成之前熟悉的编程习惯。虽然代码纯属虚构但基本思想是相通的差别在于实现细节上面。
内部实现剖析 作为一个程序员的自我修养严谨更是不可少的态度。上面的基本思想虽然好理解了但具体细节呢编程是个来不得半点虚假的工作那虚构的代码完全对不住看官们啊。
继续看Async2方法反编译后的完整代码如下 internal class Program
{// Methods[AsyncStateMachine(typeof(Async2d__2)), DebuggerStepThrough]private static void Async2(){Async2d__2 d__;d__.t__builder AsyncVoidMethodBuilder.Create();d__.1__state -1;d__.t__builder.StartAsync2d__2(ref d__);}private static void Main(string[] args){Async2();Console.WriteLine(aaa);Console.ReadLine();}// Nested Types[CompilerGenerated]private struct Async2d__2 : IAsyncStateMachine{// Fieldspublic int 1__state;public AsyncVoidMethodBuilder t__builder;private object t__stack;private TaskAwaiter u__$awaiter3;// Methodsprivate void MoveNext(){try{TaskAwaiter awaiter;bool flag true;switch (this.1__state){case -3:goto Label_00C5;case 0:break;default:if (Program.CS$9__CachedAnonymousMethodDelegate1 null){Program.CS$9__CachedAnonymousMethodDelegate1 new Action(Program.Async2b__0);}awaiter Task.Run(Program.CS$9__CachedAnonymousMethodDelegate1).GetAwaiter();if (awaiter.IsCompleted){goto Label_0090;}this.1__state 0;this.u__$awaiter3 awaiter;this.t__builder.AwaitUnsafeOnCompletedTaskAwaiter, Program.Async2d__2(ref awaiter, ref this);flag false;return;}awaiter this.u__$awaiter3;this.u__$awaiter3 new TaskAwaiter();this.1__state -1;Label_0090:awaiter.GetResult();awaiter new TaskAwaiter();Console.WriteLine(ccc);}catch (Exception exception){this.1__state -2;this.t__builder.SetException(exception);return;}Label_00C5:this.1__state -2;this.t__builder.SetResult();}[DebuggerHidden]private void SetStateMachine(IAsyncStateMachine param0){this.t__builder.SetStateMachine(param0);}}public delegate int MyDelegate(int x);
}Collapse Methods
View Code
发现async、await不见了原来又是编译器级别提供的语法糖优化所以说async不算是全新的异步模型。 可以理解为async更多的是线性执行步骤的一种回归专门用来简化异步代码编写。 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Async2d__2后面简写AsyncD)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);
}
既然没有了async、await语法糖的阻碍就可以把代码执行流程按线性顺序来理解其整个执行步骤如下
1. 主线程调用Async2()方法 2. Async2()方法内初始化状态机状态为-1启动AsyncD 3. MoveNext方法内部开始执行其task.run函数是把任务扔到线程池里返回个可等待的任务句柄。MoveNext源码剖析
//要执行任务的委托 Program.CS$9__CachedAnonymousMethodDelegate1 new Action(Program.Async2b__0);
//开始使用task做异步是net4.0基于任务task的编程方式。 awaiter Task.Run(Program.CS$9__CachedAnonymousMethodDelegate1).GetAwaiter();
//设置状态为0以便再次MoveNext直接break执行switch后面的逻辑典型的状态机模式。
this.1__state 0;
//返回调用async2方法的线程让其继续执行主线程后面的逻辑
this.t__builder.AwaitUnsafeOnCompletedTaskAwaiter, Program.Async2d__2(ref awaiter, ref this);
return;
4. 这时就已经有2个线程在跑了分别是主线程和Task.Run在跑的任务线程。
5. 执行主线程后面逻辑输出aaa任务线程运行完成后输出bbb、在继续执行任务线程后面的业务逻辑输出ccc。
Label_0090:
awaiter.GetResult();
awaiter new TaskAwaiter();
Console.WriteLine(ccc);
这里可以理解为async把整个主线程同步逻辑分拆成二块。 第一块是在主线程直接执行第二块是在任务线程完成后执行 二块中间是任务线程在跑其源码中awaiter.GetResult()就是在等待任务线程完成后去执行第二块。 从使用者角度来看执行步骤即为 主线程A逻辑-异步任务线程B逻辑-主线程C逻辑。 Test();Console.WriteLine(A逻辑);static async void Test(){await Task.Run(() { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine(B逻辑); });Console.WriteLine(C逻辑); }
回过头来对比下基本原理剖析小节中的虚构方法Async4()发现区别在于一个是完成后回调一个是等待完成后再执行这也是实现异步最基本的两大类方式。
重点注意的地方 主线程A逻辑-异步任务线程B逻辑-主线程C逻辑。
注意这3个步骤是有可能会使用同一个线程的也可能会使用2个甚至3个线程。 可以用Thread.CurrentThread.ManagedThreadId测试下得知。 Async7();Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); static async void Async7(){await Task.Run(() {Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); });Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); }
正由于此才会有言论说Async不用开线程也有说需要开线程的从单一方面来讲都是对的也都是错的。 上面源码是从简分析的具体async内部会涉及到线程上下文切换线程复用、调度等。 想深入的同学可以研究下ExecutionContextSwitcher、 SecurityContext.RestoreCurrentWI、ExecutionContext这几个东东。
其实具体的物理线程细节可以不用太关心知道其【主线程A逻辑-异步任务线程B逻辑-主线程C逻辑】这个基本原理即可。 另外Async也会有线程开销的所以要合理分业务场景去使用。
总结 从逐渐剖析Async中发现Net提供的异步方式基本上一脉相承的,如 1. net4.5的Async抛去语法糖就是Net4.0的Task状态机。 2. net4.0的Task 退化到3.5即是(Thread、ThreadPool)实现的等待、取消等API操作。
