C# Async/Await异步函数原理

原理

与同步函数相比，CLR在执行异步函数时有几个不同的特点：

1.        并非一次完成，而且分多次完成

2.        并非由同一个线程完成，而是线程池每次动态分配一个线程来处理；

结合这些特点，C#编译器将异步函数转换为一个状态机结构。这种结构能挂起和恢复。它的执行方式是一种工作流的方式。

执行步骤

1.        CLR创建一个状态机，这个状态机的操作数默认值为-1。

2.        开始执行状态机

3.        状态机通过操作数来选定执行路径

4.        状态机调用GetAwaiter方法来获取一个等待者对象awaiter,它的类型为TaskAwaiter<T>

5.        状态机获取awaiter后，查询其IsCompleted属性。

6.        若IsCompleted为True,则操作已经以同步方式完成，状态机继续执行以处理结果。

7.        若IsCompleted为False,则操作将以异步方式来完成，状态机调用awaiter的OnCompleted方法并向它传递一个委托(引用状态机的MoveNext来实现工作流状态的变迁)。这时状态机允许线程返回原地以执行其它代码。

8.        将来某个时候，awaiter会在完成时调用委托以执行MoveNext,这时可根据状态机中的字段知道如何到达代码中的正确位置，使方法能够从它当初离开的位置继续。

9.        调用awaiter的GetResult方法获取结果，并进行处理。

10.    状态机执行完毕后，垃圾回收器会回收任何内存。

限制

1.        应用程序的Main方法不能转变成异步函数

2.        构造函数、属性、事件不能转变成异步函数

3.        不能在catch、finally、unsafe块中使用await操作符

4.        不能在支持线程锁中使用await操作符

5.        Linq中，只能在from子句的第一个集合表达式或join子句的集合表达式中使用await操作符。