提起.Net中的 async/await，相信很多.neter 第一反應都會是非同步編程，其本質是語法糖，但繼續追查下去，既然是語法糖，那麼經過編譯之後，真正的代碼是什麼樣的，如何執行的？帶著這些疑問，通過網上資料的查詢，可以瞭解到編譯之後，是通過實現 IAsyncStateMachine 的一個狀態 ...
提起.Net中的 async/await，相信很多.neter 第一反應都會是非同步編程，其本質是語法糖，但繼續追查下去，既然是語法糖，那麼經過編譯之後，真正的代碼是什麼樣的，如何執行的？帶著這些疑問，通過網上資料的查詢，可以瞭解到編譯之後，是通過實現 IAsyncStateMachine 的一個狀態機來實現的，博客園裡大神Jeffcky 已經說得很清楚了，傳送門： https://www.cnblogs.com/CreateMyself/p/5983208.html
上述知識對我們理解 async/await 非常重要，但不是本文討論的側重點，觸發筆者寫這篇文章的初衷是：
1.只有Task可以被await嗎，await之後就一定是非同步執行嗎？
答案當然不是，google了一圈後發現，當一個類可以被await，必須滿足以下條件：
a.它必須包含 GetAwaiter() 方法（實例方法或者擴展方法） // 手動劃重點:擴展方法，聰明的你是不是立馬有些思想火花
b.GetAwaiter() 返回awatier實例，並且這個實例包含如下條件：
- 必須實現 INotifyCompletion 或者 ICriticalNotifyCompletion 介面
- 必須包含 IsCompleted 公共屬性
- 必須包含 GetResult() 方法，返回void或者其他返回值
上述條件中INotifyCompletion 介面信息如下：
//
// 摘要:
// Represents an operation that schedules continuations when it completes.
public interface INotifyCompletion
{
//
// 摘要:
// Schedules the continuation action that's invoked when the instance completes.
//
// 參數:
// continuation:
// The action to invoke when the operation completes.
//
// 異常:
// T:System.ArgumentNullException:
// The continuation argument is null (Nothing in Visual Basic).
void OnCompleted(Action continuation);
}重點上述對於參數 continuation 的解釋：委托在操作完成之後調用。此處遺留一個問題：在誰的操作完成之後調用，是怎麼調用的？
先把上述問題放一邊，我們來自己寫一個可以被await的類，並且觀察前後執行的順序以及是否存線上程切換：
public class Program {
static async Task Main (string[] args) {
Console.WriteLine ($"Begin awati,thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
int result = await new CustomAwaitable ();
Console.WriteLine ($"End await，result is {result},thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
await Task.Delay (Timeout.Infinite);
}
}
public class CustomAwaitable : INotifyCompletion {
public void OnCompleted (Action continuation) {
Console.WriteLine ($"Invoke continuation action on completed,thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
continuation?.Invoke ();
}
public int GetResult () {
Console.WriteLine ($"Get result,thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
return 100;
}
public bool IsCompleted { get; set; }
public CustomAwaitable GetAwaiter(){
return this;
}
}上述代碼中，CustomAwaitable 實例滿足了可被await的所有條件，並且正常通過編譯，運行後發現結果如下：
PS D:\git\awaitable\src> dotnet run
Begin main,thread id is 1
Get awatier,thread id is 1
Begin Invoke continuation action on completed,thread id is 1
Get result,thread id is 1
End main，result is 100,thread id is 1
End Invoke根據上述日誌，可以看出：
- 執行前後線程並未發生切換，所以當我們不假思索的回答 await/async 就是非同步編程時，至少是一個不太嚴謹的答案
- 最後執行日誌 "End Invoke" 表明：continuation action 這個委托，根據上述調用日誌順序可以大致理解為：編譯器將await之後的代碼封裝為這個 action，在實例完成後調用OnCompleted方法執行了await 之後的代碼（註：實際情況比較複雜，如果有多行await，會轉換為一個狀態機，具體參看文章開頭給出的連接）。
2.瞭解了上述知識之後，那麼我們常規所說的await Task非同步編程又是怎麼回事呢？
- 先來看Task部分源碼(傳送門)：
上述紅框代碼顯示，Task在GetAwaiter中創建了 TaskAwaiter對象，並將this傳遞。
- 再來看TaskAwaiter源碼(傳送門)：
看到此處，有了前面的知識，我們會對await task有了更加深入的理解：
Task通過增加一個GetAwatier()函數，同時將自身傳遞給TaskAwaiter類來實現了await語法糖的支持，同時在執行時，調用GetResult()函數的本質是通過 Task.Wait等待非同步線程的執行完成，然後通過回調進行後續的操作。
總結
本文主要對 async/await 語法糖進行分析驗證，同時通過對Task源碼分析，更加深入的理解此語法糖本身的語法，相信通過通過此文，對大家從多個角度去理解非同步編程有幫助，我自己也在不停的學習。
本文代碼示例地址：https://github.com/xBoo/awaitable
