在 C# 中，異步編程是構建響應式應用程序的基礎。Task 是表示異步操作的首選類型。但是，在某些高性能場景中，與 Task 相關的開銷可能會達到一個瓶頸。ValueTask 是 .NET Core 2.1 中引入的結構。與引用類型的 Task 不同，ValueTask 是一種值類型，這使得它在某些情況下效率更高，尤其是在異步操作通常同步完成時。

1. Task 的特點

定義

• ? Task 是 C# 中表示異步操作的基礎類型。
• ? 它是一個引用類型，用于表示一個可能尚未完成的異步操作。

適用場景

• ? 適用于大多數異步操作，尤其是那些可能需要較長時間完成的操作（如 I/O 操作、網絡請求等）。
• ? 當異步操作的結果可能不會立即完成時，Task 是一個通用的選擇。

優點

• ? 功能強大，支持復雜的異步操作。
• ? 可以表示沒有返回值（Task）和有返回值（Task<T>）的異步操作。
• ? 支持任務組合（如 Task.WhenAll、Task.WhenAny）。

缺點

• ? 由于是引用類型，每次創建 Task 都會在堆上分配內存，可能對性能產生一定影響，尤其是在高頻調用的場景中。

2. ValueTask 的特點

定義

• ? ValueTask 是 C# 7.0 引入的一種輕量級的異步操作類型。
• ? 它是一個值類型，用于表示可能同步完成或異步完成的操作。

適用場景

• ? 適用于高頻調用的異步操作，尤其是那些可能經常同步完成的操作。
• ? 當異步操作的結果可能立即完成時，ValueTask 可以避免不必要的堆分配，從而提高性能。

優點

• ? 由于是值類型，ValueTask 在棧上分配內存，避免了堆分配的開銷。
• ? 在同步完成的場景中，性能優于 Task。
• ? 支持與 Task 相同的功能，如 await 和異步操作組合。

缺點

• ? 功能相對簡單，不適合復雜的異步操作（均不支持任務組合、取消操作、任務狀態等等）。
• ? 由于是值類型，不能為 null，且不能直接轉換為 Task。

3. ValueTask 和 Task 的區別

特性	Task	ValueTask
類型	引用類型（class）	值類型（struct）
內存分配	堆分配	棧分配（在同步完成時）
性能	適用于大多數場景，但可能有堆分配開銷	在高頻調用或同步完成時性能更優
適用場景	通用異步操作	高頻調用或可能同步完成的異步操作
復雜性	功能強大，支持復雜操作	功能相對簡單
是否可為 null	可以	不可以

4. 舉例說明

從緩存中讀取數據

假設有一個方法，嘗試從緩存中讀取數據。如果緩存中有數據，則直接返回；如果沒有，則從數據庫異步獲取數據并緩存。

使用 Task 的實現

public async Task<ProductDto> GetProductAsync(int productId)

{

    var key = $"Product_{productId}";

    // 嘗試從緩存中同步獲取數據

    if (_memoryCache.TryGetValue(key, out var cachedData))

    {

        return cachedData; // 如果數據在緩存中，直接返回

    }

    // 如果數據不在緩存中，異步獲取數據并緩存

    var data = await _productRepo.GetDataAsync(productId);

    _memoryCache.Set(key, data, TimeSpan.FromMinutes(60)); // 設置緩存過期時間

    return data;

}

• ? 問題：
  • ? 即使緩存命中（同步操作），Task 也會在堆上分配內存。
  • ? 如果緩存命中率很高，頻繁的內存分配會影響性能。

使用 ValueTask 的實現

public async ValueTask<ProductDto> GetProductAsync(int productId)

{

    var key = $"Product_{productId}";

    // 嘗試從緩存中同步獲取數據

    if (_memoryCache.TryGetValue(key, out var cachedData))

    {

        return cachedData; // 如果數據在緩存中，直接返回

    }

    // 如果數據不在緩存中，異步獲取數據并緩存

    var data = await _productRepo.GetDataAsync(productId);

    _memoryCache.Set(key, data, TimeSpan.FromMinutes(60)); // 設置緩存過期時間

    return data;

}

• ? 優點：
  • ? 如果緩存命中（同步操作），ValueTask 不會在堆上分配內存，性能更高。
  • ? 如果緩存未命中（異步操作），ValueTask 會退化為 Task，性能與 Task 相同。

ValueTask 的內部結構主要由以下兩部分組成：

1. 1. TResult：
   • ? 用于存儲同步操作的結果值。
2. 2. Task<TResult> 或 IValueTaskSource<TResult>：
   • ? 用于表示異步操作的任務。

通過這種設計，ValueTask 可以根據操作的實際完成方式（同步或異步）動態選擇最合適的實現方式。

5.如何選擇

場景	推薦類型	原因
大多數異步操作（如 I/O 操作）	Task	代碼簡單，易于理解。
高頻調用（如緩存讀取）	ValueTask	減少內存分配，提升性能。
可能同步完成的操作	ValueTask	同步完成時不會分配堆內存。
長時間運行的操作	Task	Task更適合長時間運行的異步操作。
需要多次 await的操作	Task	ValueTask不能多次 await

6. 注意事項

Task 的注意事項

• ? 內存分配：
  • ? 每次調用都會在堆上分配內存，即使操作是同步完成的。
• ? 簡單性：
  • ? 代碼更易于理解和維護。

ValueTask 的注意事項

• ? 不能多次 await：
  • ? ValueTask 只能被 await 一次，如果需要多次等待，應先轉換為 Task。
  • ? 例如：await (await GetProductAsync()).ConfigureAwait(false); 是不允許的。
• ? 復雜性：
  • ? 需要更多注意，避免誤用。
• ? 性能優化：
  • ? 只有在高頻調用或可能同步完成的場景下，ValueTask 的性能優勢才明顯。

7.總結

• ? Task：
  • ? 適用于大多數異步場景，代碼簡單易用。
  • ? 每次調用都會在堆上分配內存。
• ? ValueTask：
  • ? 適用于高頻調用或可能同步完成的場景，性能更高。
  • ? 需要更多注意，避免誤用。

根據你的具體需求選擇合適的類型。如果性能是關鍵，且緩存命中率較高，推薦使用 ValueTask；否則，使用 Task 是更通用的選擇。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Task VS ValueTask的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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