Question

如何正确理解.NET 4.5和C#5.0中的async/await异步编程模式

Answer 1

相对于之前Begin/End模式和事件模式，async/await模式让程序员得以用同步的代码结构进行异步编程。async/await入门很方便，但是深入理解却涉及很多领域，如线程池、同步上下文等等。我断断续续接触了几个月，稍微有一些心得：

await的作用是等待异步Task完成，并不是阻塞的。举个例子，一个异步方法：

public async Task Caller()
{
    Action0();
    await Method();
    Action3();
}

public async Task Method()
{
    Action1();
    await Task.Delay(1000);
    Action2();
}

A. 当你在非UI线程A上执行Caller()，将完成以下几件事：

1. [线程A]执行Action0()

2. [线程A]调用await Method()

3. [线程A]执行Action1()

4. [线程A]启动任务Task.Delay(1000)，并在线程池里安插一个新任务，在Task.Delay(1000)完成后，由另一个线程执行6

5. [线程A]去处理别的事情

6. [线程B]执行Action2()

7. [线程B]await Method()返回

8. [线程B]执行Action3()

    其中，线程A和线程B并不保证是同一个线程。如果你在await前后打印线程ID，你会发现ID是不同的。

B. 当你在UI线程上执行Caller()，过程有了变化：

1. [UI线程]执行Action0()

2. [UI线程]调用await Method()

3. [UI线程]执行Action1()

4. [UI线程]启动任务Task.Delay(1000)，并在线程池里安插一个新任务，在Task.Delay(1000)完成后，由另一个线程执行6

5. [UI线程]去处理别的事情

6. [线程C]在UI线程的同步上下文中执行7（类似于在窗体类上执行Invoke()方法）

7. [UI线程]执行Action2()

8. [UI线程]await Method()返回

9. [UI线程]执行Action3()

    可见，当使用await方法的线程为UI线程时，程序默认会通过第6步，保证await前后是同一个线程ID。这个当然是有一定性能牺牲的（甚至会造成死锁，在D里会讨论），如果你不想在await完成后回到UI线程，见C。

C. 你可以在UI线程上使用await XXX().ConfigureAwait(false)去替代await XXX()，来禁止当await XXX()结束时恢复线程。举个例子，执行下列代码是没问题的（如B里描述的）：

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    this.Text = "123";
    await Task.Delay(1000);
    this.Text = "321";
}

但是，执行下列代码就会发生“线程间操作无效”的错误：

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    this.Text = "123";
    await Task.Delay(1000).ConfitureAwait(false);
    this.Text = "321";    //线程间操作无效
}

因为执行

this.Text = "321";

的线程已经不再是UI线程。

D. 顺便一提，Task.Wait()方法，相比于await Task，会同步地执行Task。但是，如果你在UI线程上Wait的Task里本身又有await，那么将会产生死锁：

private void Foo(object sender, EventArgs e)
{
    this.Text = "123";
    Method().Wait();        //此处发生死锁
    this.Text = "321";    //这行永远也不会执行
}
private async Task Method()
{
    await Task.Delay(1000);
}

    为什么呢？Method().Wait()会阻塞UI线程等待Method()完成，但是参照B过程，在await完成后，Method()完成前，是需要恢复到UI线程的，但是此时UI线程已经被阻塞了，因此死锁就发生了。

    要避免这个死锁，可以参照C。

E. 说出来你可能不信，上面的都是我手打的。在内容上虽然不一定严谨，但希望对楼主和其它新接触TAP的朋友有一定启发。