C# 中 async/await 解析

前言：

已经有很多文章讲解 async/await 了，此文仅给自己理解用。
此文章以下代码将重复使用，贯穿全文

    public static string GetThreadId()
    {
    
    
        return Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("000");
    }
    
    public static void TaskRun()
    {
    
    
        Console.WriteLine($"======== ThreadId:{GetThreadId()} Start.");
        Thread.Sleep(3000);
        Console.WriteLine($"======== ThreadId:{GetThreadId()} End.");
    }

一、使用 async 和 await

使用 async/await 。

	// btnAsync 按钮的点击事件
    private void btnAsync_Click(object sender, EventArgs e)
    {
    
    
        Task task = NoReturnTask();
    }
    
    private async Task NoReturnTask()
    {
    
    
        Console.WriteLine($"==== ThreadId:{GetThreadId()} Start.");
        await Task.Run(() => TaskRun());
        Console.WriteLine($"==== ThreadId:{GetThreadId()} End.");
    }

二、用代码实现 async/await

将 按钮1 的代码用 ILSpy 反编译以后，我们能发现 async 和 await 被编译成了一个状态机。

	// btnAsync2 按钮的点击事件 
    private void btnAsync2_Click(object sender, EventArgs e)
    {
    
    
        var stateMachine = new AsyncStateMachine();
        stateMachine.builder = AsyncTaskMethodBuilder.Create();
        stateMachine.state = -1;
        stateMachine.builder.Start(ref stateMachine);
        Task task = stateMachine.builder.Task;
    }

    private class AsyncStateMachine : IAsyncStateMachine
    {
    
    
        public int state;
        public AsyncTaskMethodBuilder builder;
        private TaskAwaiter taskAwaiter;

        public void MoveNext()
        {
    
    
            int num = state;
            try
            {
    
    
                TaskAwaiter awaiter;
                if (num != 0)
                {
    
    
                    Console.WriteLine($"==== ThreadId:{GetThreadId()} Start.");
                    awaiter = Task.Run(() => TaskRun()).GetAwaiter();
                    if (!awaiter.IsCompleted)
                    {
    
    
                        num = state = 0;
                        taskAwaiter = awaiter;
                        AsyncStateMachine stateMachine = this;
                        builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref stateMachine);
                        return;
                    }
                }
                else
                {
    
    
                    awaiter = taskAwaiter;
                    taskAwaiter = default;
                    num = state = -1;
                }
                awaiter.GetResult();
                Console.WriteLine($"==== ThreadId:{GetThreadId()} End.");
            }
            catch (Exception ex)
            {
    
    
                state = -2;
                builder.SetException(ex);
                return;
            }

            state = -2;
            builder.SetResult();
        }

        void IAsyncStateMachine.MoveNext()
        {
    
    
            MoveNext();
        }

        public void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine)
        {
    
    
        }

        void IAsyncStateMachine.SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine)
        {
    
    
            SetStateMachine(stateMachine);
        }
    }

整个状态机的执行流程从 AsyncTaskMethodBuilder 的 Start 方法触发 IAsyncStateMachine.MoveNext 方法开始。
在状态机中 用 Task.Run 执行我们需要等待的任务，用 TaskAwaiter 监控任务是否完成。
当等待任务完成后，将会有一个回调重新调用 IAsyncStateMachine.MoveNext 方法，
这时状态机的 state 已经为 0，执行到 awaiter.GetResult 方法获得结果。