await,async 我要把它翻个底朝天,这回你总该明白了吧
一:背景
1. 讲故事
await,async 这玩意的知识点已经被人说的烂的不能再烂了,看似没什么好说的,但我发现有不少文章还是从理论上讲述了这两个语法糖的用法,懂得还是懂,不懂的看似懂了过几天又不懂了,人生如戏全靠记是不行的哈,其实本质上来说 await, async 只是编译器层面上的语法糖,在 IL 层面都会被打成原型的,所以在这个层面上认识这两个语法糖是非常有必要的。
二:从 IL 层面认识
1. 使用 WebClient 下载
为了方便打回原型,我先上一个例子,使用 webclient 异步下载 http://cnblogs.com 的html,代码如下:
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var html = GetResult();
Console.WriteLine("稍等... 正在下载 cnblogs -> html \r\n");
var content = html.Result;
Console.WriteLine(content);
}
static async Task<string> GetResult()
{
var client = new WebClient();
var content = await client.DownloadStringTaskAsync(new Uri("http://cnblogs.com"));
return content;
}
}

上面的代码非常简单,可以看到异步操作没有阻塞主线程输出: 稍等... 正在下载 cnblogs -> html \r\n, 编译器层面没什么好说的 ,接下来看下在 IL 层面发生了什么?
2. 挖掘 await async 的IL代码
还是老规矩, ilSpy 走起,如下图:

可以看到,这里有一个 GetResult 方法 ,一个 Main 方法,还有一个不知道在哪里冒出来的 <GetResult>d__1 类,接下来和大家一个一个聊。
<1> <GetResult>d__1> 类
因为不知道从哪里冒出来的,特别引人关注,所以看看它的 IL 是咋样的?
.class nested private auto ansi sealed beforefieldinit '<GetResult>d__1'
extends [System.Runtime]System.Object
implements [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IAsyncStateMachine
{
.method private final hidebysig newslot virtual
instance void MoveNext () cil managed
{
}
.method private final hidebysig newslot virtual
instance void SetStateMachine (
class [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IAsyncStateMachine stateMachine
) cil managed
{
}
}
从上面的 IL 代码可以看到,这是自动生成的 <GetResult>d__1 类实现了接口 IAsyncStateMachine,定义如下:

看到里面的 MoveNext 是不是很眼熟,平时你在 foreach 集合的时候就会用到这个方法,那时人家叫做枚举类,在这里算是被改造了一下, 叫状态机。
<2> GetResult ()
为了方便演示,我对方法体中的 IL 代码做一下简化:
.method private hidebysig static
class [System.Runtime]System.Threading.Tasks.Task`1<string> GetResult () cil managed
{
IL_0000: newobj instance void ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::.ctor()
IL_0005: stloc.0
IL_0006: ldloc.0
IL_0007: call valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<!0> valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string>::Create()
IL_000c: stfld valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'
IL_0011: ldloc.0
IL_0012: ldc.i4.m1
IL_0013: stfld int32 ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>1__state'
IL_0018: ldloc.0
IL_0019: ldflda valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'
IL_001e: ldloca.s 0
IL_0020: call instance void valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string>::Start<class ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'>(!!0&)
IL_0025: ldloc.0
IL_0026: ldflda valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'
IL_002b: call instance class [System.Runtime]System.Threading.Tasks.Task`1<!0> valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string>::get_Task()
IL_0030: ret
} // end of method Program::GetResult
如果你稍微懂一点的话,在 IL_0000 处的 newobj 你就应该知道这个方法就是做了 new <GetResult>d__1,然后从 IL_002b 处返回了一个 get_Task() ,这时候你就应该明白,为什么主线程不会被阻塞,因为人家返回的是 Task<string> ,对吧,最后的 http 结果会藏在 Task<string> 中,这样是不是就很好理解了。
<3> Main
Main方法没有做任何改变,原来是什么样现在还是什么样。
三:将 IL 代码 回写为 C#
1. 完整 C# 代码
通过前面一部分你应该对 await ,async 在 IL 层面有了一个框架性的认识,这里我就全部反写成 C# 代码:
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var html = GetResult();
Console.WriteLine("稍等... 正在下载 cnblogs -> html \r\n");
var content = html.Result;
Console.WriteLine(content);
}
static Task<string> GetResult()
{
GetResult stateMachine = new GetResult();
stateMachine.builder = AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create();
stateMachine.state = -1;
stateMachine.builder.Start(ref stateMachine);
return stateMachine.builder.Task;
}
}
class GetResult : IAsyncStateMachine
{
public int state;
public AsyncTaskMethodBuilder<string> builder;
private WebClient client;
private string content;
private string s3;
private TaskAwaiter<string> awaiter;
public void MoveNext()
{
var result = string.Empty;
TaskAwaiter<string> localAwaiter;
GetResult stateMachine;
int num = state;
try
{
if (num == 0)
{
localAwaiter = awaiter;
awaiter = default(TaskAwaiter<string>);
num = state = -1;
}
else
{
client = new WebClient();
localAwaiter = client.DownloadStringTaskAsync(new Uri("http://cnblogs.com")).GetAwaiter();
if (!localAwaiter.IsCompleted)
{
num = state = 0;
awaiter = localAwaiter;
stateMachine = this;
builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localAwaiter, ref stateMachine);
return;
}
}
s3 = localAwaiter.GetResult();
content = s3;
s3 = null;
result = content;
}
catch (Exception exx)
{
state = -2;
client = null;
content = null;
builder.SetException(exx);
}
state = -2;
client = null;
content = null;
builder.SetResult(result);
}
public void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine) { }
}

可以看到,回写成 C# 代码之后跑起来是没有任何问题的,为了方便理解,我先来画一张流程图。

通过上面的 xmind,它基本流程就是: stateMachine.builder.Start(ref stateMachine) -> GetResult.MoveNext -> client.DownloadStringTaskAsync -> localAwaiter.IsCompleted = false -> builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localAwaiter, ref stateMachine) -> GetResult.MoveNext -> localAwaiter.GetResult() -> builder.SetResult(result)
2. 剖析 AsyncTaskMethodBuilder
其实你仔细观察会发现,所谓的 await,async 的异步化运作都是由 AsyncTaskMethodBuilder 承载的,如异步任务的启动,对html结果的封送,接触底层IO,其中 Task<string> 对应着 AsyncTaskMethodBuilder<string>, Task 对应着 AsyncTaskMethodBuilder, 这也是为什么编译器在 async 处一直提示你返回 Task 和 Task<string>,如果不这样的话的就找不到对应 AsyncTaskMethodBuilder 了,对吧,如下图:

然后着重看下 AwaitUnsafeOnCompleted 方法,这个方法非常重要,其注释如下:
//
// Summary:
// Schedules the state machine to proceed to the next action when the specified
// awaiter completes. This method can be called from partially trusted code.
public void AwaitUnsafeOnCompleted<[NullableAttribute(0)] TAwaiter, [NullableAttribute(0)] TStateMachine>(ref TAwaiter awaiter, ref TStateMachine stateMachine)
where TAwaiter : ICriticalNotifyCompletion
where TStateMachine : IAsyncStateMachine;
一旦调用了这个方法,就需要等待 底层IO 将任务处理完毕之后二次回调 GetResult.MoveNext,也就表示要么异常要么完成任务, Awaiter 包装的 Task 结果封送到 builder.SetResult。
然后简单说一下 状态机 的走法,通过调试会发现这里会走 两次 MoveNext,一次启动,一次拿结果。
<1> 第一次回调 MoveNext
第一次 MoveNext 的触发由 stateMachine.builder.Start(ref stateMachine) 发起,可以用 dnspy 去调试一下,如下图:

<2> 第二次回调 MoveNext
第二次 MoveNext 的触发由 builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localAwaiter, ref stateMachine) 开始,可以看到一旦 网络驱动程序 处理完毕后就由线程池IO线程主动发起到最后触发代码中的 MoveNext,最后就是到 awaiter 中获取 task 的 result 处结束,如下图:

四: 总结
语法糖有简单和复杂之分,复杂的也不要怕,学会将 IL 代码翻译成 C# ,或许你以前很多不明白的地方此时都会豁然开朗,不是吗?
await,async 我要把它翻个底朝天,这回你总该明白了吧的更多相关文章
- javascript异步编程的前世今生,从onclick到await/async
javascript与异步编程 为了避免资源管理等复杂性的问题, javascript被设计为单线程的语言,即使有了html5 worker,也不能直接访问dom. javascript 设计之初是为 ...
- Silverlight项目笔记1:UI控件与布局、MVVM、数据绑定、await/async、Linq查询、WCF RIA Services、序列化、委托与事件
最近从技术支持转到开发岗,做Silverlight部分的开发,用的Prism+MVVM,框架由同事搭好,目前做的主要是功能实现,用到了一些东西,侧重于如何使用,总结如下 1.UI控件与布局 常用的主要 ...
- 5分种让你了解javascript异步编程的前世今生,从onclick到await/async
javascript与异步编程 为了避免资源管理等复杂性的问题,javascript被设计为单线程的语言,即使有了html5 worker,也不能直接访问dom. javascript 设计之初是 ...
- .Net 异步方法, await async 使用
最近朋友问起await 和 async第一次听说这个await ,就查了一下这个await使用在于 异步方法async 中,中文意思就是等待,经过一系列的百度参考简单的明白了这个东西的意思, 异步 ...
- es7 await/async解决异步问题
最近做项目遇到一个问题,前端调用ie浏览器中的ocx的方法去查询数据,查询完之后ocx给一个返回值,然后js将返回值当参数传入到另外的函数中去做数据处理,但是遇到一个问题是前端需要异步去执行这个过程 ...
- promise 的基本概念 和如何解决js中的异步编程问题 对 promis 的 then all ctch 的分析 和 await async 的理解
* promise承诺 * 解决js中异步编程的问题 * * 异步-同步 * 阻塞-无阻塞 * * 同步和异步的区别? 异步;同步 指的是被请求者 解析:被请求者(该事情的处理者)在处理完事情的时候的 ...
- 如何避免 await/async 地狱
原文地址:How to escape async/await hell 译文出自:夜色镇歌的个人博客 async/await 把我们从回调地狱中解救了出来,但是如果滥用就会掉进 async/await ...
- 【.NET异步编程系列1】:await&async语法糖让异步编程如鱼得水
前导 Asynchronous programming Model(APM)异步编程模型以BeginMethod(...) 和 EndMethod(...)结对出现. IAsyncResult Beg ...
- 使用Typescript写的Vue初学者Hello World实例(实现按需加载、跨域调试、await/async)
万事开头难,一个好的Hello World程序可以节省我们好多的学习时间,帮助我们快速入门.Hello World程序之所以是入门必读必会,就是因为其代码量少,简单易懂.但我觉得,还应该做到功能丰富, ...
随机推荐
- Day01_企业权限管理(SSM整合)
学于黑马程序员和传智播客联合做的教学项目 感谢 黑马程序员官网 传智播客官网 个人根据教程的每天的工作进度的代码和资料 密码:cti5 b站在线视频 微信搜索"艺术行者",关注并回 ...
- MYSQL-MGR架构配置
MGR安装:机器列表:pc-s4 s4 --2pc-s3 s3 --1pc-s1 s1 --1pc-s2 s2 --1 1,为初始化搭建,2,为后续添加 对1 三个数据库先进行初始化========= ...
- OJ评测状态
Pending/Waiting 排队等待中 Pending Rejudge 答案重判中 Compiling 正在编译 Running/Judging 运行判断中 Accepted(AC) 程序通过 C ...
- PHP+Redis实现高并发下商品超卖问题
对于一些有一定用户量的电商网站,如果只是单纯的使用关系型数据库(如MySQL.Oracle)来做抢购,对数据库的压力是非常大的,而且如果不使用好数据库的锁机制,还会导致商品.优惠券超卖的问题.我所在的 ...
- javaWeb Maven Runner设置中文乱码
将Runner设置为 -DarchetypeCatal! 使maven在没有网络的情况下在本地查找下载好的插件 配置 -Dfile.encoding=gb2312 防止中文乱码
- 18-关键字:this
1.可以调用的结构:属性.方法:构造器2.this调用属性.方法: this理解为:当前对象 或 当前正在创建的对象 2.1 在类的方法中,我们可以使用"this.属性"或&quo ...
- OAuth2.0-3客户端授权放到数据库
授权得客户端信息.授权码信息全都存在数据库 1.建表 官方给了个sql文件:https://github.com/spring-projects/spring-security-oauth/blob/ ...
- MySQL8.0.20安装配置+用Navicat连接详细教程(win10,Navicat15)
MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统,在 WEB 应用方面 MySQL 是最好的 RDBMS(Relational Database Management System:关系数据库管理系统)应用 ...
- 14、Java文件操作stream、File、IO
1.文件操作涉及到的基本概念 File File类 是文件操作的主要对象中文意义就是 文件 顾名思意 万物皆文件,在计算上看到的所有东西都是文件保存,不管是你的图片.视频.数据库数据等等都是按照基本的 ...
- 【Spring Security】1.快速入门
1 导入Spring Security的相关依赖 <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> ...