【5min+】 秋名山的競速。 ValueTask 和 Task

来源:https://www.cnblogs.com/uoyo/archive/2020/01/13/12188739.html

伴隨著dotnet core的不斷迭代,我們在享受.net性能上的提升之外,還收穫了許許多多新出現的API。不知您有沒有發現,有這樣一個類型在開始逐漸出現在我們的視野中 ———— ValueTask ...


系列介紹

簡介

【五分鐘的dotnet】是一個利用您的碎片化時間來學習和豐富.net知識的博文系列。它所包含了.net體系中可能會涉及到的方方面面,比如C#的小細節,AspnetCore,微服務中的.net知識等等。

場景

您可以在下班坐地鐵的時候,拿出手機逛一逛博客園,利用短短的五分鐘完成閱讀。

誕生緣由

  • 曾經學過的內容可能過不了多久就忘了,我們需要一些文章來幫我們查漏補缺。
  • 太長篇幅的文章看著滾動條就害怕了,我們可能更期望文字少的文章。
  • .net體系的內容太多了,平時也不知道該學哪些,我們可能需要一點點知識線索。

文章質量

當然,並不意味著它篇幅短就質量差。所謂麻雀雖小五臟俱全,我們會儘可能保證利用最少的文字去詳細的闡述內容。

正文

伴隨著dotnet core的不斷迭代,我們在享受.net性能上的提升之外,還收穫了許許多多新出現的API。不知您有沒有發現,有這樣一個類型在開始逐漸出現在我們的視野中 ———— ValueTask

比如在最新的EF Core中:

public virtual async ValueTask<EntityEntry> AddAsync(
    object entity,
    CancellationToken cancellationToken = default)

以上代碼是EF Core中DBContext的AddAsync簽名,我們可以發現它的返回類型為ValueTask,可能就如同您想的一樣,既然AddAsync是這樣,那非同步查找方法返回的類型也是這樣。是的,曾經這些由Task來包裹的結果,現在全部交由VauleTask來處理了。

在最新的C# 8的特性中,引入了 非同步流 的概念。它在原有的同步迭代器的基礎上,擴充了非同步的迭代器版本:

IAsyncEnumerableIAsyncEnumerator

如果您還不瞭解同步的迭代器介面,可以查看本系列的 上一篇文章

而這個非同步迭代器介面的方法簽名是這樣的:

public interface IAsyncEnumerator<out T> : IAsyncDisposable
{
    T Current { get; }
    ValueTask<bool> MoveNextAsync();
}

OMG,又是ValueTask!!!

那麼,ValueTask到底是什麼東西呢?它和傳統的Task又有什麼區別呢?該在什麼時候使用它。

不要慌,接下來的五分鐘您將Get到它。

開胃菜

在開始之前,我們先來瞭解一下咱們.NET中對記憶體中對象的存儲格式:堆與棧。

先來看棧和堆的區別:

  • 棧,或多或少負責跟蹤正在程式中運行的代碼。棧空間比較小,但是讀取速度快
  • 堆,或多或少負責跟蹤程式對象或數據。堆空間比較大,但是讀取速度慢

而在C#裡面(其它.NET語言同理哈),咱們都知道有Class 和 Struct這兩個類別,這兩個類別對應的就是引用類型和值類型。

我們先拿實例化一個類來說,比如我們在執行 var newInstance = new ClassA()的時候,我們就會建立一個A的對象,而這個對象的數據一般來說就是分配在堆上的,而同時會建立一個引用ID,該ID就一般就置放在棧上面。

那麼值類型的數據呢?一般來說它是存放在棧上的。當然這句話不全對:

"值類型存儲在棧中, 引用類型存儲在堆中” 這句話的前半句是有爭議的,“變數的值是在它聲明的位置存儲的,假如一個類中有一個int類型的實例變數,那麼在這個類的任何對象中,該變數的值總是和對象中的其他數據在一起,也就是在堆上,只有局部變數(方法內部聲明的變數)和方法參數在棧上。而對於C#2以及更高版本,很多局部變數並不完全存放在棧中”引用-《C# in depth》及譯本《深入理解C#》.

這也是為什麼我們會將結構化的小數據創建為Struct的原因,比如具有(R,G,B)三個屬性的結構Color。

棧裡面的數據一般來說因為空間小,讀取資料庫的原因,它的生命周期就比較小,比如一個返回值為int的方法,當方法完成之後,該棧中的數據就銷毀了。而堆呢?堆保存了幾乎所有類中的數據,它怎麼銷毀數據來保存記憶體不溢出呢? 是的,您會想到GC,在.NET中就是一個專門的垃圾回收器來完成該操作。

開始飆車

回到本篇文章的主題,ValueTask。 Task可能大家都用的比較多了,畢竟從DotNET Framework的年代就流傳至今,而ValueTask卻從DotNET Core2.0才引入。

我們先來看看 MSDN 中對ValueTask的闡述:

提供非同步操作的可等待結果。提供包裝 Task 和 TResult(僅使用其中之一)的值類型。

往下滑MSDN,就能看到裡面有一個很重要的一點:

There are tradeoffs to using a ValueTask instead of a Task. For example, while a ValueTask can help avoid an allocation in the case where the successful result is available synchronously, it also contains multiple fields, whereas a Task as a reference type is a single field.

不要問為什麼這個是英文,因為我嘗試MSDN的機翻。唉…………能讀懂個鬼,強烈建議給MSDN負責翻譯的人員扣雞腿。

上面大致的意思就是說,ValueTask會避免同步情況下一些不必要的記憶體分配,從而提升應用整體的性能。

所以說,現在就能明白ValueTask出現的目的是為了提升性能,而被提升的對象就是Task。二位秋名山車神的競速之路:

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如果您足夠仔細,您會發現我上面說的是同步的情況。 “???納尼,我用Task不是非同步嗎?怎麼成同步了?”

別急,回想下您是否寫過這樣的代碼:

return Task.FromResult(42);

您肯定寫過(就算沒寫過也看過

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