[翻译]扩展C#中的异步方法
翻译自一篇博文,原文:Extending the async methods in C#
异步系列
- 剖析C#中的异步方法
- 扩展C#中的异步方法
- C#中异步方法的性能特点。
- 用一个用户场景来掌握它们
在上一篇中我们讨论了C#编译器是如何转换异步方法的。在这一篇,我们将重点讨论C#编译器为自定义异步方法的行为提供的可扩展性。
关于如何控制异步方法机制有3种方法:
- 在
System.Runtime.CompilerServices命名空间中提供你自己的async method builder。 - 使用自定义的task awaiter。
- 定义你自己的“类任务”(task-like)类型
System.Runtime.CompilerServices 命名空间中的自定义类型
上一篇文章中我们已经知道,异步方法被C#编译器转换从而生成的状态机是依靠于某些预定义的类型的。但是C#编译器却并不一定要求这些众所周知的类型来自于某个特定的程序集。例如,你可以在你的项目中提供自己对AsyncVoidMethodBuilder的实现,然后C#编译器就会把异步机制“绑定”到你的自定义类型。
这种方式可以很好地让我们来探索底层的转换,以及运行时发生了什么:
namespace System.Runtime.CompilerServices
{
// 你自己项目中的AsyncVoidMethodBuilder.cs
public class AsyncVoidMethodBuilder
{
public AsyncVoidMethodBuilder()
=> Console.WriteLine(".ctor");
public static AsyncVoidMethodBuilder Create()
=> new AsyncVoidMethodBuilder();
public void SetResult() => Console.WriteLine("SetResult");
public void Start<TStateMachine>(ref TStateMachine stateMachine)
where TStateMachine : IAsyncStateMachine
{
Console.WriteLine("Start");
stateMachine.MoveNext();
}
// AwaitOnCompleted, AwaitUnsafeOnCompleted, SetException
// 和SetStateMachine都不提供具体实现
}
}
现在,在你的项目中的每一个异步方法都会使用这个自定义的AsyncVoidMethodBuilder。我们可以用一个简单的异步方法来测试它:
[Test]
public void RunAsyncVoid()
{
Console.WriteLine("Before VoidAsync");
VoidAsync();
Console.WriteLine("After VoidAsync");
async void VoidAsync() { }
}
测试的输出如下:
Before VoidAsync
.ctor
Start
SetResult
After VoidAsync
你也可以实现UnsafeAwaitOnComplete方法来测试带有await字句,也就是返回一个未完成的任务的异步方法的行为。完整的例子可以在这里找到:github.
若想改变async Task方法和async Task<T>方法的行为,则需要提供自定义的AsyncTaskMethodBuilder和AsyncTaskMethodBuilder的实现。
这些类型的完整示例可以在我的名为EduAsync的github项目中的AsyncTaskBuilder.cs和AsyncTaskMethodBuilderOfT.cs中分别找到。
感谢Jon Skeet为这个项目带来的灵感。这真的是一个很好的方法来更加深入地学习异步机制。
自定义的awaiter
前面的例子并不优雅,显然不适合用于生产环境。我们可以通过这种方式学习异步机制,但肯定不希望在自己的代码库中看到这样的代码。C#的作者们已在编译器中内置了适当的可扩展点,从而允许在异步方法中“等待(await)”不同的类型。
为了使一个类型是“可等待的”(即在await表达式的上下文中是有效的),这个类型应该遵循一个特殊的模式:
- 编译器应该能找到一个叫
GetAwaiter实例方法或扩展方法。这个方法的返回类型应该满足某些条件: - 实现了
INotifyCompletion接口。 - 有
bool IsCompleted {get;}属性和T GetResult()方法。
这表示我们可以轻松地让Lazy<T>变得“可等待”:
public struct LazyAwaiter<T> : INotifyCompletion
{
private readonly Lazy<T> _lazy;
public LazyAwaiter(Lazy<T> lazy) => _lazy = lazy;
public T GetResult() => _lazy.Value;
public bool IsCompleted => true;
public void OnCompleted(Action continuation) { }
}
public static class LazyAwaiterExtensions
{
public static LazyAwaiter<T> GetAwaiter<T>(this Lazy<T> lazy)
{
return new LazyAwaiter<T>(lazy);
}
}
public static async Task Foo()
{
var lazy = new Lazy<int>(() => 42);
var result = await lazy;
Console.WriteLine(result);
}
这个例子可能看起来过于人为,但这个可扩展性其实非常有用,并且会被运用在实际中。比如,Reactive Extensions for .NET就提供了一个自定义的awaiter用于在异步方法中等待(await)IObservable<T>的实例。BCL自己也有用于Task.Yield和HopToThreadPoolAwaitable的YieldAwaitable:
public struct HopToThreadPoolAwaitable : INotifyCompletion
{
public HopToThreadPoolAwaitable GetAwaiter() => this;
public bool IsCompleted => false;
public void OnCompleted(Action continuation) => Task.Run(continuation);
public void GetResult() { }
}
下面的单元测试展示了上面的awaiter的运用:
[Test]
public async Task Test()
{
var testThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
await Sample();
async Task Sample()
{
Assert.AreEqual(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, testThreadId);
await default(HopToThreadPoolAwaitable);
Assert.AreNotEqual(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, testThreadId);
}
}
其中的异步方法的第一部分(await语句之前的部分)是同步执行的。在大多数情况下,这是没问题并且对“预先参数验证(eager argument validation )”是必要的,但有时候我们希望确保方法的主体不会阻塞调用者的线程。HopToThreadPoolAwaitable确保了方法的剩余部分在一个线程池线程而不是调用者线程中执行。
“类任务”(Task-like)类型
从支持async/await的编译器的第一个版本(即C# 5)开始,就可以自定义awaiter了。这个可扩展性十分有用但是却是有限的,因为所有的异步方法都必须返回void, Task或Task<T>。从C# 7.2开始,编译器支持“类任务”类型。
“类任务”类型是一个class或者struct,它与一个通过AsyncMethodBuilderAttribute标识的builder类型 相关联。要使“类任务”类型有用,它应该像我们前面描述的awaiter那样是可等待的。基本上,“类任务”类型结合了前面描述的两种可扩展性的方法,并且使第一种方法得到了正式支持。
现在你还必须自己定义这个attribute,例子:my github repo。
下面是一个简单的例子,一个定义为struct的自定义“类任务”类型:
public sealed class TaskLikeMethodBuilder
{
public TaskLikeMethodBuilder()
=> Console.WriteLine(".ctor");
public static TaskLikeMethodBuilder Create()
=> new TaskLikeMethodBuilder();
public void SetResult() => Console.WriteLine("SetResult");
public void Start<TStateMachine>(ref TStateMachine stateMachine)
where TStateMachine : IAsyncStateMachine
{
Console.WriteLine("Start");
stateMachine.MoveNext();
}
public TaskLike Task => default(TaskLike);
// AwaitOnCompleted, AwaitUnsafeOnCompleted, SetException
// and SetStateMachine are empty
}
[System.Runtime.CompilerServices.AsyncMethodBuilder(typeof(TaskLikeMethodBuilder))]
public struct TaskLike
{
public TaskLikeAwaiter GetAwaiter() => default(TaskLikeAwaiter);
}
public struct TaskLikeAwaiter : INotifyCompletion
{
public void GetResult() { }
public bool IsCompleted => true;
public void OnCompleted(Action continuation) { }
}
现在我们便可以定义一个返回TaskLike类型的方法了,甚至可以在方法内部使用不同的“类任务”类型:
public async TaskLike FooAsync()
{
await Task.Yield();
await default(TaskLike);
}
使用“类任务”类型的主要原因是为了减少异步操作的开销。每一个返回Task<T>的异步操作都至少在托管堆中分配了一个对象——这个任务本身。这对大多数应用程序来说都不是什么问题,特别是当他们处理粗粒度的异步操作时。但对可能会造成每秒执行数千个小任务的基础结构级代码来说,情况并非如此。对于这样的场景,每次调用减少一次分配可以合理地提高性能。
异步模式可扩展性
- C#编译器提供了扩展异步方法的各种方式。
- 你可以通过提供自己的
AsyncTaskMethodBuilder类型来改变现有的基于Task的异步方法的行为。 - 你可以通过实现“可等待模式(awaitable pattern)”使一个类型变得“可等待(awaitable)”。
- 从C# 7开始你可以构建自己的“类任务”(task-like)类型。
其他参考资料
下次我们将讨论异步方法的性能特点,我们将会看到最新的“类任务”(task-like)类型System.ValueTask是如何影响性能的。
[翻译]扩展C#中的异步方法的更多相关文章
- [翻译]剖析C#中的异步方法
翻译自一篇博文,原文:Dissecting the async methods in C# 有些括号里的是译注或我自己的理解. 异步系列 剖析C#中的异步方法 扩展C#中的异步方法 C#中异步方法的性 ...
- 又踩.NET Core的坑:在同步方法中调用异步方法Wait时发生死锁(deadlock)
之前在将 Memcached 客户端 EnyimMemcached 迁移 .NET Core 时被这个“坑”坑的刻骨铭心(详见以下链接),当时以为只是在构造函数中调用异步方法(注:这里的异步方法都是指 ...
- 【AspNetCore】【WebApi】扩展Webapi中的RouteConstraint中,让DateTime类型,支持时间格式化(DateTimeFormat)
扩展Webapi中的RouteConstraint中,让DateTime类型,支持时间格式化(DateTimeFormat) 一.背景 大家在使用WebApi时,会用到DateTime为参数,类似于这 ...
- Expression Tree 扩展MVC中的 HtmlHelper 和 UrlHelper
表达式树是LINQ To everything 的基础,同时各种类库的Fluent API也 大量使用了Expression Tree.还记得我在不懂expression tree时,各种眼花缭乱的A ...
- ios怎样实现快速将显卡中数据读出压缩成视频在cocos2dx扩展开发中
如果解决ios怎样实现快速将显卡中数据读出压缩成视频在cocos2dx扩展开发中 手机平台性能是个关键问题. 压缩视频分成3个步骤: 读取显卡数据, 使用编码器压缩,保存文件. 使用libav 压缩的 ...
- 将基于Nullable<T>的类型转换实现在扩展方法中
三.将基于Nullable<T>的类型转换实现在扩展方法中 从上面的介绍我们可以得出这样的结论:如果类型T1和T2能够相互兼容,我们可以借助Convert将T1类型对象转换成T2类型,然后 ...
- chrome扩展程序中以编程方式插入内容脚本不生效的问题
chrome扩展程序中内容脚本有两种插入方式:(https://crxdoc-zh.appspot.com/extensions/content_scripts) 1. 清单文件: 这种方式会在打开每 ...
- 「翻译」Unity中的AssetBundle详解(二)
为AssetBundles准备资源 使用AssetBundles时,您可以随意将任何Asset分配给所需的任何Bundle.但是,在设置Bundles时,需要考虑一些策略.这些分组策略可以使用到任何你 ...
- 「翻译」Unity中的AssetBundle详解(一)
AssetBundles AssetBundle是一个存档文件,其中包含平台在运行时加载的特定资产(模型,纹理,预制,音频剪辑,甚至整个场景).AssetBundles可以表示彼此之间的依赖关系;例如 ...
随机推荐
- vim /etc/security/limits.conf中的hard和soft
转自:https://blog.csdn.net/zxljsbk/article/details/89153690 "soft" 和 "hard" 的区别sof ...
- dubbo学习笔记三(全注解)
完全用注解替换掉之前的部分配置文件 项目结构 下面给出服务的的部分代码 [DubboConfiguration] @Configuration @EnableDubbo(scanBasePackage ...
- oracle数据库连接问题org.springframework.jdbc.support.MetaDataAccessException: JDBC DatabaseMetaData method not implemented by JDBC driver - upgrade your driver...
org.springframework.jdbc.support.MetaDataAccessException: JDBC DatabaseMetaData method not implement ...
- Layedit 编辑页面赋值
1.编辑页面 $("[name=Experience]").val(data.Experience);//直接赋值然后再进行build experience = layedit.b ...
- 【异常】~/.bash_profile:source:44: no such file or directory: /usr/local/Cellar/nvm/0.34.0/nvm.sh
1 异常信息 /Users/zhangjin/.bash_profile:source:: no such file or directory: /usr/local/Cellar/nvm//nvm. ...
- VIM简单操作
ngg就跳转到第n行行首,G就到结尾 0光标移到当前行行首 $光标移到当前行行末 fx搜索当前行中下一个出现x的地方 yy复制当前行 nyy复制当前行到n-1行 dd删除当前行 ndd删除当前行到n- ...
- 常用数据存储格式之json
常用数据存储格式介绍 JSON: JavaScript Object Notation(JavaScript 对象表示法) JSON 是存储和交换文本信息的语法.类似 XML. JSON 比 XML ...
- Mac OSX编译安装php5.6
安装好OSX 10.13以后默认自带的php7.1.7,跟现有环境不兼容,所以准备编译安装php5.6,自带的php7不建议卸载,重新安装一份php5.6 1.安装php的一些依赖,推荐使用brew安 ...
- Codeforces Round #581 (Div. 2)A BowWow and the Timetable (思维)
A. BowWow and the Timetable time limit per test1 second memory limit per test256 megabytes inputstan ...
- SQLAlchemy中Model.query和session.query(Model)的区别
我们使用Flask 0.11.1,Flask-SQLAlchemy 2.1使用PostgreSQL作为DBMS. 示例使用以下代码更新数据库中的数据: entry = Entry.query.get( ...