15.5.2 【Task实现细节】骨架方法的结构

　　尽管骨架方法中的代码非常简单，但它暗示了状态机的职责。代码清单15-11生成的骨架方 法如下所示：

         [DebuggerStepThrough]
         [AsyncStateMachine(typeof(DemoStateMachine))]
         static Task<int> SumCharactersAsync(IEnumerable<char> text)
         {
             var machine = new DemoStateMachine();
             machine.text = text;
             machine.builder = AsyncTaskMethodBuilder<int>.Create();
             machine.state = -;
             machine.builder.Start(ref machine);
             return machine.builder.Task;
         }

　　AsyncStateMachineAttribute 类型是为 async 引入的新特性（attribute）之一。它是为工具而设计的，你自己并不会有机会消费这个特性，并且也不应该在自己的方法上应用这个特性。
我们已经在这个状态机上看到了三个字段。
 一个是参数（ text ）。显然有多少个参数就会有多少个字段。
 一个是 AsyncTaskMethodBuilder<int> 。该结构负责将状态机和骨架方法联系在一起。对于仅返回 Task 的方法，存在对应的非泛型类。对于返回 void 的方法，可以使用AsnycVoidMethodBuilder 结构。
 一个是 state ，值从 -1 开始。初始值永远为 -1 ，稍后我们会介绍其他值的含义。

　　由于状态机是一个结构（struct）， AsyncTaskMethodBuilder<int> 也是一个结构，因此我 们还没有执行任何堆分配。当然，完全可以让执行的不同调用在堆上进行分配，但有必要指出的 是，代码在尽可能地避免这么做。异步的本质意味着，如果哪个 await 表达式需要真正的等待， 你会需要很多这种值（在堆上），但代码保证了它们只会在需要的时候进行装箱。所有这些都属 于实现细节，就像堆和栈属于实现细节一样，但为了让 async 能够适用于尽可能多的场景，微软 的相关团队紧密合作，将分配降低到了绝对最小值。

　　对 machine.builder.Start(ref machine) 的调用非常有意思。这里使用了按引用传递， 以避免创建状态机的复本（以及builder的复本），这是出于性能和正确性两方面的考虑。编译器 非常愿意将状态机和builder视为类，因此 ref 可以在代码中自由地使用。为了使用接口，不同的 方法将builder（或awaiter）作为参数，使用泛型类型参数，并限定其实现某个接口（如对于状态 机来说就是 IAsyncStateMachine ）。这样在调用接口的成员时，就不需要任何装箱了。方法的 行为描述起来非常简单——它让状态机同步地执行第一个步骤，并在方法完成时或到达需等待的 异步操作点时得以返回。

　　第一个步骤完成后，骨架方法将返回builder中的任务。状态机在结束时，会使用builder来设 置结果或异常。

     class DecompilationSampleDecompiled
     {
         static void Main()
         {
             Task<int> task = SumCharactersAsync("test");
             Console.WriteLine(task.Result);
         }

         [DebuggerStepThrough]
         [AsyncStateMachine(typeof(DemoStateMachine))]
         static Task<int> SumCharactersAsync(IEnumerable<char> text)
         {
             var machine = new DemoStateMachine();
             machine.text = text;
             machine.builder = AsyncTaskMethodBuilder<int>.Create();
             machine.state = -;
             machine.builder.Start(ref machine);
             return machine.builder.Task;
         }

         [CompilerGenerated]
         private struct DemoStateMachine : IAsyncStateMachine
         {
             // Fields for parameters
             public IEnumerable<char> text;

             // Fields for local variables
             public IEnumerator<char> iterator;
             public char ch;
             public int total;
             public int unicode;

             // Fields for awaiters
             private TaskAwaiter taskAwaiter;
             private YieldAwaitable.YieldAwaiter yieldAwaiter;

             // Common infrastructure
             public int state;
             public AsyncTaskMethodBuilder<int> builder;
             private object stack;

             void IAsyncStateMachine.MoveNext()
             {
                 int result = default(int);
                 try
                 {
                     bool doFinallyBodies = true;
                     switch (state)
                     {
                         case -:
                             goto Done;
                         case :
                             goto FirstAwaitContinuation;
                         case :
                             goto SecondAwaitContinuation;
                     }
                     // Default case - first call (state is -1)
                     total = ;
                     iterator = text.GetEnumerator();

                 // We really want to jump straight to FirstAwaitRealContinuation, but we can't
                 // goto a label inside a try block...
                 FirstAwaitContinuation:
                     // foreach loop
                     try
                     {
                         // for/foreach loops typically have the condition at the end of the generated code.
                         // We want to go there *unless* we're trying to reach the first continuation.
                         if (state != )
                         {
                             goto LoopCondition;
                         }
                         goto FirstAwaitRealContinuation;
                     LoopBody:
                         ch = iterator.Current;
                         unicode = ch;
                         TaskAwaiter localTaskAwaiter = Task.Delay(unicode).GetAwaiter();
                         if (localTaskAwaiter.IsCompleted)
                         {
                             goto FirstAwaitCompletion;
                         }
                         state = ;
                         taskAwaiter = localTaskAwaiter;
                         builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localTaskAwaiter, ref this);
                         doFinallyBodies = false;
                         return;
                     FirstAwaitRealContinuation:
                         localTaskAwaiter = taskAwaiter;
                         taskAwaiter = default(TaskAwaiter);
                         state = -;
                     FirstAwaitCompletion:
                         localTaskAwaiter.GetResult();
                         localTaskAwaiter = default(TaskAwaiter);
                         total += unicode;
                     LoopCondition:
                         if (iterator.MoveNext())
                         {
                             goto LoopBody;
                         }
                     }
                     finally
                     {
                         if (doFinallyBodies && iterator != null)
                         {
                             iterator.Dispose();
                         }
                     }

                     // After the loop
                     YieldAwaitable.YieldAwaiter localYieldAwaiter = Task.Yield().GetAwaiter();
                     if (localYieldAwaiter.IsCompleted)
                     {
                         goto SecondAwaitCompletion;
                     }
                     state = ;
                     yieldAwaiter = localYieldAwaiter;
                     builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localYieldAwaiter, ref this);
                     doFinallyBodies = false;
                     return;

                 SecondAwaitContinuation:
                     localYieldAwaiter = yieldAwaiter;
                     yieldAwaiter = default(YieldAwaitable.YieldAwaiter);
                     state = -;
                     SecondAwaitCompletion:
                     localYieldAwaiter.GetResult();
                     localYieldAwaiter = default(YieldAwaitable.YieldAwaiter);
                     result = total;
                 }
                 catch (Exception ex)
                 {
                     state = -;
                     builder.SetException(ex);
                     return;
                 }
             Done:
                 state = -;
                 builder.SetResult(result);
             }

             [DebuggerHidden]
             void IAsyncStateMachine.SetStateMachine(IAsyncStateMachine machine)
             {
                 builder.SetStateMachine(machine);
             }
         }
     }