开源AwaitableCompletionSource，用于取代TaskCompletionSource

1 TaskCompletionSource介绍

TaskCompletionSource提供创建未绑定到委托的任务，任务的状态由TaskCompletionSource上的方法显式控制，以支持未来的操作传播到它创建的任务。

使用场景

EAP(基于事件的异步模式)转TAP(基于任务的异步模式)

 public static Task<string> DownloadStringAsync(Uri url)
 {
     var tcs = new TaskCompletionSource<string>();
     var wc = new WebClient();
     wc.DownloadStringCompleted += (s,e) =>
         {
             if (e.Error != null)
                tcs.TrySetException(e.Error);
             else if (e.Cancelled)
                tcs.TrySetCanceled();
             else
                tcs.TrySetResult(e.Result);
         };
     wc.DownloadStringAsync(url);
     return tcs.Task;
}

结合CancellationTokenSource实现超时任务

public static async Task<string> DownloadStringAsync(Uri url, TimeSpan timeout)
{
    var tcs = new TaskCompletionSource<string>();
    var wc = new WebClient();
    wc.DownloadStringCompleted += (s, e) =>
    {
        if (e.Error != null)
            tcs.TrySetException(e.Error);
        else if (e.Cancelled)
            tcs.TrySetCanceled();
        else
            tcs.TrySetResult(e.Result);
    };

    using var cts = new CancellationTokenSource();
    cts.Token.Register(() => tcs.TrySetException(new TimeoutException()), useSynchronizationContext: false);
    cts.CancelAfter(timeout);

    wc.DownloadStringAsync(url);
    return await tcs.Task;
}

不足之处

一个实例只支持创建一次任务

一个TaskCompletionSource<>实例，给它的任务设置结果或异常之后，这个实例就没有什么用了，既无法重置，也无法再创建新的任务实例。在高密集创建TaskCompletionSource<>要求的场景里，这可能给GC带来一点压力。

没有原生支持延时设置异常或结果功能

在网络请求里或更多场景里，可能会收不到或在特定的时间内收不到响应事件，这时TaskCompletionSource<>不得不和CancellationTokenSource结合使用，加上计时器完成超时功能，又多得创建一个对象实例。

2 AwaitableCompletionSource介绍

AwaitableCompletionSource的灵感来源于asp.netcore的kestrel的SocketAwaitableEventArgs，它把SocketAsyncEventArgs改装成支持单例可重复await的功能。AwaitableCompletionSource也支持单例可重复await，同时使用过后不再使用的实例还支持dispose回收到池中。

• 支持Singleton，单个实例持续使用；
• 支持Dispose后回收复用，创建实例0分配；
• 支持超时自动设置结果或异常，性能远好于TaskCompletionSource包装增加超时功能；

如何使用

使用方式与TaskCompletionSource大体一致。但是要使用静态类Create来创建实例，使用完成后Dispose实例。

var source = AwaitableCompletionSource.Create<string>();

ThreadPool.QueueUserWorkItem(s => ((IAwaitableCompletionSource)s).TrySetResult("1"), source);
Console.WriteLine(await source.Task);

// 支持多次设置获取结果
source.TrySetResultAfter("2", TimeSpan.FromSeconds(1d));
Console.WriteLine(await source.Task);

// 支持多次设置获取结果
source.TrySetResultAfter("3", TimeSpan.FromSeconds(2d));
Console.WriteLine(await source.Task);

// 实例使用完成之后，可以进行回收复用
source.Dispose();

3 性能比较

瞬态实例和调用TrySetResult

在频繁创建与回收AwaitableCompletionSource的场景，对于SetResult的使用，AwaitableCompletionSource的cpu时间明显高于TaskCompletionSource，但内存分配为0。

Method	Mean	Error	StdDev	Gen 0	Gen 1	Gen 2	Allocated
TaskCompletionSource_SetResult	39.92 ns	0.201 ns	0.179 ns	0.0229	-	-	96 B
AwaitableCompletionSource_SetResult	86.19 ns	0.315 ns	0.295 ns	-	-	-	-

单例和调用TrySetResult

单例AwaitableCompletionSource的场景，对于SetResult的使用，AwaitableCompletionSource与TaskCompletionSource的cpu时间相当，内存分配为0。

Method	Mean	Error	StdDev	Gen 0	Gen 1	Gen 2	Allocated
TaskCompletionSource_SetResult	41.46 ns	0.744 ns	1.180 ns	0.0229	-	-	96 B
AwaitableCompletionSource_SetResult	49.30 ns	0.528 ns	0.494 ns	-	-	-	-

瞬态实例和超时等待

注： TaskCompletionSource<>结合CancellationTokenSource<>实现超时。

Method	Mean	Error	StdDev	Gen 0	Gen 1	Gen 2	Allocated
TaskCompletionSource_WithTimeout	237.0 ns	4.76 ns	5.85 ns	0.1357	-	-	568 B
AwaitableCompletionSource_WithTimeout	176.6 ns	0.83 ns	0.74 ns	-	-	-	-

单例超时等待

注：AwaitableCompletionSource单例，TaskCompletionSource瞬态。

Method	Mean	Error	StdDev	Gen 0	Gen 1	Gen 2	Allocated
TaskCompletionSource_WithTimeout	233.1 ns	4.59 ns	6.58 ns	0.1357	-	-	568 B
AwaitableCompletionSource_WithTimeout	131.5 ns	1.41 ns	1.32 ns	-	-	-	-

4 总结

AwaitableCompletionSource在多个场景下可替代TaskCompletionSource，项目我已开源在https://github.com/xljiulang/AwaitableCompletionSource