一：背景

1. 講故事

await，async 這玩意的知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)被人說(shuō)的爛的不能再爛了，看似沒(méi)什么好說(shuō)的，但我發(fā)現(xiàn)有不少文章還是從理論上講述了這兩個(gè)語(yǔ)法糖的用法，懂得還是懂，不懂的看似懂了過(guò)幾天又不懂了，人生如戲全靠記是不行的哈????????????，其實(shí)本質(zhì)上來(lái)說(shuō) await, async 只是編譯器層面上的語(yǔ)法糖，在 IL 層面都會(huì)被打成原型的，所以在這個(gè)層面上認(rèn)識(shí)這兩個(gè)語(yǔ)法糖是非常有必要的。

二：從 IL 層面認(rèn)識(shí)

1. 使用 WebClient 下載

為了方便打回原型，我先上一個(gè)例子，使用 webclient 異步下載?http://cnblogs.com?的html，代碼如下：

class Program{static void Main(string[] args){var html = GetResult();Console.WriteLine("稍等... 正在下載 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;}}

上面的代碼非常簡(jiǎn)單，可以看到異步操作沒(méi)有阻塞主線程輸出:?稍等... 正在下載 cnblogs -> html \r\n, 編譯器層面沒(méi)什么好說(shuō)的 ，接下來(lái)看下在 IL 層面發(fā)生了什么？

2. 挖掘 await async 的IL代碼

還是老規(guī)矩， ilSpy 走起，如下圖：

可以看到，這里有一個(gè)?GetResult?方法 ，一個(gè)?Main?方法，還有一個(gè)不知道在哪里冒出來(lái)的?<GetResult>d__1?類，接下來(lái)和大家一個(gè)一個(gè)聊。

<1 style="box-sizing: border-box;"> \d__1> 類

因?yàn)椴恢缽哪睦锩俺鰜?lái)的，特別引人關(guān)注，所以看看它的 IL 是咋樣的？

.class nested private auto ansi sealed beforefieldinit '<GetResult>d__1'extends [System.Runtime]System.Objectimplements [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{} }

從上面的 IL 代碼可以看到，這是自動(dòng)生成的?<GetResult>d__1?類實(shí)現(xiàn)了接口?IAsyncStateMachine，定義如下：

看到里面的?MoveNext?是不是很眼熟，平時(shí)你在 foreach 集合的時(shí)候就會(huì)用到這個(gè)方法，那時(shí)人家叫做枚舉類，在這里算是被改造了一下， 叫狀態(tài)機(jī)????????????。

<2 style="box-sizing: border-box;"> GetResult ()

為了方便演示，我對(duì)方法體中的 IL 代碼做一下簡(jiǎn)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.0IL_0006: ldloc.0IL_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.0IL_0012: ldc.i4.m1IL_0013: stfld int32 ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>1__state'IL_0018: ldloc.0IL_0019: ldflda valuetype [System.Threading.Tasks]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1<string> ConsoleApp3.Program/'<GetResult>d__1'::'<>t__builder'IL_001e: ldloca.s 0IL_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.0IL_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

如果你稍微懂一點(diǎn)的話，在?IL_0000?處的 newobj 你就應(yīng)該知道這個(gè)方法就是做了?new <GetResult>d__1，然后從?IL_002b?處返回了一個(gè)?get_Task()?，這時(shí)候你就應(yīng)該明白，為什么主線程不會(huì)被阻塞，因?yàn)槿思曳祷氐氖?Task<string>?，對(duì)吧，最后的 http 結(jié)果會(huì)藏在?Task<string>?中，這樣是不是就很好理解了。

<3 style="box-sizing: border-box;"> Main

Main方法沒(méi)有做任何改變，原來(lái)是什么樣現(xiàn)在還是什么樣。

三：將 IL 代碼 回寫為 C#

1. 完整 C# 代碼

通過(guò)前面一部分你應(yīng)該對(duì) await ，async 在 IL 層面有了一個(gè)框架性的認(rèn)識(shí)，這里我就全部反寫成 C# 代碼：

class Program{static void Main(string[] args){var html = GetResult();Console.WriteLine("稍等... 正在下載 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，回寫成 C# 代碼之后跑起來(lái)是沒(méi)有任何問(wèn)題的，為了方便理解，我先來(lái)畫一張流程圖。

通過(guò)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

其實(shí)你仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，所謂的 await，async 的異步化運(yùn)作都是由 AsyncTaskMethodBuilder 承載的，如異步任務(wù)的啟動(dòng)，對(duì)html結(jié)果的封送，接觸底層IO，其中?Task<string>?對(duì)應(yīng)著?AsyncTaskMethodBuilder<string>, Task 對(duì)應(yīng)著 AsyncTaskMethodBuilder， 這也是為什么編譯器在 async 處一直提示你返回 Task 和?Task<string>，如果不這樣的話的就找不到對(duì)應(yīng) AsyncTaskMethodBuilder 了，對(duì)吧，如下圖：

然后著重看下?AwaitUnsafeOnCompleted?方法，這個(gè)方法非常重要，其注釋如下：

//// 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 : ICriticalNotifyCompletionwhere TStateMachine : IAsyncStateMachine;

一旦調(diào)用了這個(gè)方法，就需要等待 底層IO 將任務(wù)處理完畢之后二次回調(diào)?GetResult.MoveNext，也就表示要么異常要么完成任務(wù)， Awaiter 包裝的 Task 結(jié)果封送到?builder.SetResult。

然后簡(jiǎn)單說(shuō)一下 狀態(tài)機(jī) 的走法，通過(guò)調(diào)試會(huì)發(fā)現(xiàn)這里會(huì)走 兩次 MoveNext，一次啟動(dòng)，一次拿結(jié)果。

<1> 第一次回調(diào) MoveNext

第一次 MoveNext 的觸發(fā)由 stateMachine.builder.Start(ref stateMachine) 發(fā)起，可以用 dnspy 去調(diào)試一下，如下圖：

<2> 第二次回調(diào) MoveNext

第二次 MoveNext 的觸發(fā)由 builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref localAwaiter, ref stateMachine) 開始，可以看到一旦 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序 處理完畢后就由線程池IO線程主動(dòng)發(fā)起到最后觸發(fā)代碼中的 MoveNext，最后就是到 awaiter 中獲取 task 的 result 處結(jié)束，如下圖：

四：總結(jié)

語(yǔ)法糖有簡(jiǎn)單和復(fù)雜之分，復(fù)雜的也不要怕，學(xué)會(huì)將 IL 代碼翻譯成 C# ，或許你以前很多不明白的地方此時(shí)都會(huì)豁然開朗，不是嗎？

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的await,async 我要把它翻个底朝天，这回你总该明白了吧的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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