這篇文章主要介紹“如何理解Await與Async ”，在日常操作中，相信很多人在如何理解Await與Async 問(wèn)題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”如何理解Await與Async ”的疑惑有所幫助！接下來(lái)，請(qǐng)跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

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一：背景

1. 講故事

await，async  這玩意的知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)被人說(shuō)的爛的不能再爛了，看似沒(méi)什么好說(shuō)的，但我發(fā)現(xiàn)有不少文章還是從理論上講述了這兩個(gè)語(yǔ)法糖的用法，懂得還是懂，不懂的看似懂了過(guò)幾天又不懂了，人生如戲全靠記是不行的哈，其實(shí)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)  await, async 只是編譯器層面上的語(yǔ)法糖，在 IL 層面都會(huì)被打成原型的，所以在這個(gè)層面上認(rèn)識(shí)這兩個(gè)語(yǔ)法糖是非常有必要的。

二：從 IL 層面認(rèn)識(shí)

1. 使用 WebClient 下載

為了方便打回原型，我先上一個(gè)例子，使用 webclient 異步下載 http://cnblogs.com 的html，代碼如下：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            var html = GetResult();             Console.WriteLine("稍等... 正在下載 cnblogs -> html \r\n");             var content = html.Result;             Console.WriteLine(content);        }         static async Task<string> GetResult()        {            var client = new WebClient();             var content = await client.DownloadStringTaskAsync(new Uri("http://cnblogs.com"));             return content;        }    }

上面的代碼非常簡(jiǎn)單，可以看到異步操作沒(méi)有阻塞主線程輸出: 稍等... 正在下載 cnblogs -> html \r\n, 編譯器層面沒(méi)什么好說(shuō)的  ，接下來(lái)看下在 IL 層面發(fā)生了什么?

2. 挖掘 await async 的IL代碼

還是老規(guī)矩， ilSpy 走起，如下圖：

可以看到，這里有一個(gè) GetResult 方法 ，一個(gè) Main 方法，還有一個(gè)不知道在哪里冒出來(lái)的d__1  類(lèi)，接下來(lái)和大家一個(gè)一個(gè)聊。

<1 style="box-sizing: border-box;"> \d__1> 類(lèi)

因?yàn)椴恢缽哪睦锩俺鰜?lái)的，特別引人關(guān)注，所以看看它的 IL 是咋樣的?

.class nested private auto ansi sealed beforefieldinit '<GetResult>d__1'     extends [System.Runtime]System.Object     implements [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IAsyncStateMachine {     .method private final hidebysig newslot virtual          instance void MoveNext () cil managed     {     }      .method private final hidebysig newslot virtual          instance void SetStateMachine (             class [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IAsyncStateMachine stateMachine         ) cil managed     {      } }

從上面的 IL 代碼可以看到，這是自動(dòng)生成的d__1 類(lèi)實(shí)現(xiàn)了接口 IAsyncStateMachine，定義如下：

看到里面的 MoveNext 是不是很眼熟，平時(shí)你在 foreach 集合的時(shí)候就會(huì)用到這個(gè)方法，那時(shí)人家叫做枚舉類(lèi)，在這里算是被改造了一下，  叫狀態(tài)機(jī)???。

<2 style="box-sizing: border-box;"> GetResult ()

為了方便演示，我對(duì)方法體中的 IL 代碼做一下簡(jiǎn)化：

.method private hidebysig static      class [System.Runtime]System.Threading.Tasks.Task`1<string> GetResult () cil managed  {     IL_0000: newobj instance void ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::.ctor()     IL_0005: stloc.0     IL_0006: ldloc.0     IL_0007: call valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<!0> valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string>::Create()     IL_000c: stfld valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'     IL_0011: ldloc.0     IL_0012: ldc.i4.m1     IL_0013: stfld int32 ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>1__state'     IL_0018: ldloc.0     IL_0019: ldflda valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'     IL_001e: ldloca.s 0     IL_0020: call instance void valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string>::Start<class ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'>(!!0&)     IL_0025: ldloc.0     IL_0026: ldflda valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'     IL_002b: call instance class [System.Runtime]System.Threading.Tasks.Task`1<!0> valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string>::get_Task()     IL_0030: ret } // end of method Program::GetResult

如果你稍微懂一點(diǎn)的話，在 IL_0000 處的 newobj 你就應(yīng)該知道這個(gè)方法就是做了 newd__1，然后從 IL_002b  處返回了一個(gè) get_Task() ，這時(shí)候你就應(yīng)該明白，為什么主線程不會(huì)被阻塞，因?yàn)槿思曳祷氐氖?Task，對(duì)吧，最后的 http  結(jié)果會(huì)藏在 Task中，這樣是不是就很好理解了。

<3 style="box-sizing: border-box;"> Main

Main方法沒(méi)有做任何改變，原來(lái)是什么樣現(xiàn)在還是什么樣。

三：將 IL 代碼 回寫(xiě)為 C#

1. 完整 C# 代碼

通過(guò)前面一部分你應(yīng)該對(duì) await ，async 在 IL 層面有了一個(gè)框架性的認(rèn)識(shí)，這里我就全部反寫(xiě)成 C# 代碼：

class Program     {         static void Main(string[] args)         {             var html = GetResult();              Console.WriteLine("稍等... 正在下載 cnblogs -> html \r\n");              var content = html.Result;              Console.WriteLine(content);         }          static Task<string> GetResult()         {             GetResult stateMachine = new GetResult();              stateMachine.builder = AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create();              stateMachine.state = -1;              stateMachine.builder.Start(ref stateMachine);              return stateMachine.builder.Task;         }     }      class GetResult : IAsyncStateMachine     {         public int state;         public AsyncTaskMethodBuilder<string> builder;         private WebClient client;         private string content;         private string s3;         private TaskAwaiter<string> awaiter;          public void MoveNext()         {             var result = string.Empty;             TaskAwaiter<string> localAwaiter;             GetResult stateMachine;              int num = state;              try             {                 if (num == 0)                 {                     localAwaiter = awaiter;                     awaiter = default(TaskAwaiter<string>);                     num = state = -1;                 }                 else                 {                     client = new WebClient();                      localAwaiter = client.DownloadStringTaskAsync(new Uri("http://cnblogs.com")).GetAwaiter();                      if (!localAwaiter.IsCompleted)                     {                         num = state = 0;                         awaiter = localAwaiter;                         stateMachine = this;                         builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localAwaiter, ref stateMachine);                         return;                     }                 }                  s3 = localAwaiter.GetResult();                 content = s3;                 s3 = null;                 result = content;             }             catch (Exception exx)             {                 state = -2;                 client = null;                 content = null;                 builder.SetException(exx);             }              state = -2;             client = null;             content = null;             builder.SetResult(result);         }          public void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine) { }     }

可以看到，回寫(xiě)成 C# 代碼之后跑起來(lái)是沒(méi)有任何問(wèn)題的，為了方便理解，我先來(lái)畫(huà)一張流程圖。

通過(guò)上面的 xmind，它基本流程就是： stateMachine.builder.Start(ref stateMachine) ->  GetResult.MoveNext -> client.DownloadStringTaskAsync ->  localAwaiter.IsCompleted = false -> builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref  localAwaiter, ref stateMachine) -> GetResult.MoveNext ->  localAwaiter.GetResult() -> builder.SetResult(result)

2. 剖析 AsyncTaskMethodBuilder

其實(shí)你仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，所謂的 await，async 的異步化運(yùn)作都是由 AsyncTaskMethodBuilder  承載的，如異步任務(wù)的啟動(dòng)，對(duì)html結(jié)果的封送，接觸底層IO，其中 Task對(duì)應(yīng)著  AsyncTaskMethodBuilder, Task 對(duì)應(yīng)著 AsyncTaskMethodBuilder， 這也是為什么編譯器在  async 處一直提示你返回 Task 和 Task，如果不這樣的話的就找不到對(duì)應(yīng) AsyncTaskMethodBuilder  了，對(duì)吧，如下圖：

然后著重看下 AwaitUnsafeOnCompleted 方法，這個(gè)方法非常重要，其注釋如下：

//         // Summary:         //     Schedules the state machine to proceed to the next action when the specified         //     awaiter completes. This method can be called from partially trusted code.         public void AwaitUnsafeOnCompleted<[NullableAttribute(0)] TAwaiter, [NullableAttribute(0)] TStateMachine>(ref TAwaiter awaiter, ref TStateMachine stateMachine)             where TAwaiter : ICriticalNotifyCompletion             where TStateMachine : IAsyncStateMachine;

一旦調(diào)用了這個(gè)方法，就需要等待 底層IO 將任務(wù)處理完畢之后二次回調(diào) GetResult.MoveNext，也就表示要么異常要么完成任務(wù)， Awaiter  包裝的 Task 結(jié)果封送到 builder.SetResult。

然后簡(jiǎn)單說(shuō)一下 狀態(tài)機(jī) 的走法，通過(guò)調(diào)試會(huì)發(fā)現(xiàn)這里會(huì)走 兩次 MoveNext，一次啟動(dòng)，一次拿結(jié)果。

<1> 第一次回調(diào) MoveNext

第一次 MoveNext 的觸發(fā)由 stateMachine.builder.Start(ref stateMachine) 發(fā)起，可以用 DNSpy  去調(diào)試一下，如下圖：

<2> 第二次回調(diào) MoveNext

第二次 MoveNext 的觸發(fā)由 builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localAwaiter, ref  stateMachine) 開(kāi)始，可以看到一旦 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序 處理完畢后就由線程池IO線程主動(dòng)發(fā)起到最后觸發(fā)代碼中的 MoveNext，最后就是到  awaiter 中獲取 task 的 result 處結(jié)束，如下圖：

到此，關(guān)于“如何理解Await與Async ”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！

文章標(biāo)題：如何理解Await與Async
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