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聊聊多執行緒那一些事兒 之 五 async.await深度剖析

2020-09-18 17:26:39 .NET開發

   hello task,咱們又見面啦!!是不是覺得很熟讀的開場白,哈哈你喲這感覺那就對了,說明你已經閱讀過了我總結的前面4篇關于task的文章,謝謝支持!感覺不熟悉的也沒有關系,在文章末尾我會列出前四篇文章的地址,可以點擊詳細閱讀,

    前幾篇文章分享了以后,無論是公眾號還是博客園,都有小伙伴問我async/await的專欄總結分享,既然這樣,那今天我們就專門來聊聊關于async/await的那一些事,通過該文章你也該對async的使用還有更加清晰的理解,謝謝!

async/await入門:

    async也就是我們說的異步方法,不廢話,也不先說那么多的大理論,先上一個簡單的實體,通過這個簡單的實體實作和asyncd 初相識!!

 

 static void Main(string[] args) {     Console.WriteLine($"主執行緒開始,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     // 同步實作      AddSync(1, 2);     // 異步方法,沒有 Await     AddNoAwaitSyncHas(1, 2);     // 異步方法,有 Await     AddHasAwaitAsync(1, 2);     Console.WriteLine($"主執行緒結束,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     Console.ReadLine();     return; } /// <summary> /// 同步計算兩個數字之和 /// </summary> /// <param name="num1">引數1</param> /// <param name="num2">引數2</param> /// <returns></returns> private static int AddSync(int num1, int num2) {     Thread.Sleep(1000);     Console.WriteLine($"同步方法,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     return num1 + num2; } /// <summary> /// 對兩個數字求和 (異步方法,沒有 Await) /// </summary> /// <param name="num1">引數1</param> /// <param name="num2">引數2</param> /// <returns>結果</returns> private static async Task<int> AddNoAwaitSyncHas(int num1, int num2) {     Console.WriteLine($"異步執行緒沒有await前,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     // 兩個數字求和,假設其中會涉及到很耗時的邏輯     Thread.Sleep(1000);     Console.WriteLine($"異步執行緒沒有await后,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     return num1 + num2; } /// <summary> /// 對兩個數字求和 (異步方法,有 Await) /// </summary> /// <param name="num1">引數1</param> /// <param name="num2">引數2</param> /// <returns>結果</returns> private static async Task<int> AddHasAwaitAsync(int num1, int num2) {     Console.WriteLine($"異步執行緒await前,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     // 兩個數字求和,假設其中會涉及到很耗時的邏輯     var add = Add(num1, num2);     int result = await add;     Console.WriteLine($"異步執行緒await后,執行緒ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");     return result; } /// <summary> /// Task 對兩個數字求和 /// </summary> /// <param name="num1">引數1</param> /// <param name="num2">引數2</param> /// <returns>結果</returns> private static Task<int> Add(int num1, int num2) {     // 假設該邏輯執行起來很耗時     var task = Task.Run(() =>     {         Console.WriteLine($"我是Task內部執行開始:執行緒ID :{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");         Thread.Sleep(5000);         Console.WriteLine($"我是Task內部執行結束:執行緒ID :{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\n");         return num1 + num2;     });     return task; }

執行結果:

 

結合代碼和執行結果,我們分析可以得出以下一些結論:

   1、通過async的寫法和同步方法在實作和呼叫上都很相似

   2、異步方法async如果沒有await關鍵詞,其整體執行都是在主線中運行

    ----同步呼叫

    3、異步方法async有await關鍵詞,其執行緒執行分水嶺就在await

     ----await前,async執行還是在主線中執行

     ----await后,async的執行邏輯會新開一個執行緒

     ----也就是說,async其真正的異步還是await實作

     ?----而await修飾的實際是一個task修飾的變數或者回傳的型別為task的方法體

     ?----所以最后的最后,async的異步還是通過task來實作的

    4、await是不能單獨使用,一定是在是和async成對使用

     ----當然aysnc修飾的方法可以沒有await關鍵詞

  通過上面的一個簡單實體,是不是發現要實作一個異步方法,是不是so easy,是的 ,你沒說錯,就是那么簡單,但是也許你會問,干嘛實作一個異步方法整的的如此復雜,創建了這么多方法,是的,不急不急,我這樣寫,是為了更加清晰的明白其執行流程,好了,下面我們在一起來探討一下aysnc/await的組成結構吧!

 

aysnc/await的組成結構:

 

其實異步方法的整體結構和一個普通的方法沒有多大區別,唯一不一樣的點,就是多了一個task邏輯主體,下面簡單的分別來概要說明一下每一個環節:

    上面的圖簡單的繪制了一個異步方法在整體執行時的一個執行順序,

異步方法呼叫

    個人覺得這個沒有什么說的,其實很普通方法呼叫一樣,只是說異步方法的呼叫結果一般為一個Task物件,那么需要獲獲取其執行結果的值,或者對執行結果需要做一些邏輯處理,這個和操作一個普通的task一樣,這兒就不在細說,不清楚的可以看我前面分享的幾篇文章,會有詳細的說明,謝謝!

aysnc的方法體

    通過實體我們應該已經知道,其實異步方法,也就是在普通的方法體上,加了一個async修飾罷了,其簡單的結構大概是

    private aysnc task MyAysnc(){具體方法實作}

    說說aysnc的回傳型別

    其回傳型別有三種情況,每一種情況適用于不同的業務場景,如下:

    A、Tsak:其主要適用場景是,主程式只關心異步方法執行狀態,不需要和主執行緒有任何執行結果資料互動,

    B、Task<T>:其主要適用場景是,主程式不僅僅關心異步方法執行狀態,并且還希望執行后回傳一個資料型別為T的結果

    C、void: 主程式既不關系異步方法執行狀態,也不關心其執行結果,只是主程式呼叫一次異步方法,對于除事件處理程式以外的代碼,通常不鼓勵使用 async void 方法,因為呼叫方不能

task邏輯主體

    aysnc為了實作異步,其中最關鍵的一個點就是await修飾符,await修飾的也就是task實作邏輯主體,task實作邏輯主體,其實在上就是一個task實體,所以其里面的實體邏輯使用和一個普通的task實體定義操作都是一樣的,在此也就不在詳細說明,前面的幾篇文章也有詳細的說明了,如果不清楚的可以查看以前的幾篇文章,

     

aysnc/await的原理分析:

 

    在說這一塊之前,我們先把寫的代碼編譯后,在通過反編譯后發現在代碼里面根本找不到aysnc/await關鍵詞,有興趣的小伙伴,你也可以這樣操作分析一下,那么我們就明白了aysnc/await其實是編譯器層面給的一個語法糖,是為了方便實作一個異步方罷了,

從反編譯后的代碼看出編譯器新生成一個繼承IAsyncStateMachine 的狀態機結構asyncd(代碼中叫<AddHasAwaitAsync>d__2),下面是基于反編譯后的代碼來分析的,

IAsyncStateMachine最基本的狀態機介面定義:

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

 

    好了,說道這兒我們已經知道aysnc/await是編程器層面的一個語法糖,那么我們在來分析一下其執行的流程如下:

    第一步:主執行緒呼叫 AddHasAwaitAsync(1,2)異步方法

   第二步:AddHasAwaitAsync()方法內初始化狀態機狀態為-1,啟動<AddHasAwaitAsync>d__2

    第三步:MoveNext方法內部開始執行,task.run實作了把業務邏輯執行丟到執行緒池中,回傳一個可等待的任務句柄,其底層還是借助委托實作,

    第四步:到此程式以及開啟了兩個執行緒,一個主執行緒,一個task執行緒,兩個執行緒相互獨立互不阻塞,各自執行對應的業務邏輯,

    好了,時間不早了,就先到這兒吧,感覺這一篇文章總結的不怎么好,先這樣,后續我們在持續交流,謝謝!

 

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 第一篇:聊聊多執行緒哪一些事兒(task)之 一創建運行與阻塞

 第二篇:聊聊多執行緒哪一些事兒(task)之 二 延續操作

 第三篇:聊聊多執行緒那一些事兒(task)之 三 異步取消和異步方法

 第四篇:聊聊多執行緒那一些事兒 之 四 經典應用(取與舍、動態創建)

END
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