什么是异步？

异步是一种任务执行的机制或者说方式，它的目的在于解决I/O等待会阻塞线程这个问题（最常见的就是GUI线程阻塞造成画面卡顿），它的实现依托于硬件底层的IRP(I/O Request Packet)，它的本质其实是回调。

我可以使用比如 ReadAsync + Task.ContinueWith 的组合，来实现一个异步实践；

而更简单的方式是通过微软后续推出 .net4.5 的 async-await 这套关键词来实践。

异步函数 async-await

异步函数，实际通过核心类TaskAwaiter + 状态机实现。

核心类 TaskAwaiter

这个类比较简单，每个异步Task都有。我把它看作黑盒不细究，只看对外接口：

IsCompleted 属性：表示Task是否完成
GetResult() 方法：结束异步任务完成的等待
UnsafeOnCompleted(Action) 方法：设置延续任务

使用方法

await必须在有async标记的方法内使用。如果async方法内部没有await，那它就和同步方法一样执行。

如果执行中遇到了await，就把需要await执行的Task交给线程池来执行，而原来那个线程则退出async方法的方法体，去执行外部的后续代码，直到await的Task执行完毕返回结果后，这个线程会回到方法体await处继续执行。整体流程看上去很像ContinueWith。

接下来研究编译器做的事。

外部调用层

1.首先编译器看到方法有async标记，就会为其生成一个实现了IAsyncStateMachine接口的类，这个接口意味着它是一个异步状态机。

2.async方法自身则会被标记AsyncStateMachine特性，意味着这是个异步方法。

3.async方法内部则是new了一个异步状态机实例，先初始化，然后调用它的Start方法来启动状态机。Start方法内部主要是调用了状态机的MoveNext方法。

4.最后将指示方法运行状态的builder.Task对象 return 。

内部状态机层

每个异步状态机都有2个核心字段和一个核心方法：

builder：负责异步相关的操作，是方法实现异步执行的核心
state：状态机的当前状态，初始化时赋值为 -1。
MoveNext方法：状态机切换状态、执行任务、设置延续任务的方法

我们直接讲MoveNext方法。

第一次MoveNext时，我把它分成3块流程：

1.第一次进入状态机时state!=0，await之前的代码被包裹到了MoveNext方法体内，照常顺序执行。

2.await那一行的代码，变成了获取任务的awaiter Task.GetAwaiter()。然后对任务的awaiter进行判断：

- 如果awaiter.IsCompleted 为true，意味着任务已经执行完了，执行第3步。

- 如果awaiter.IsCompleted 为false，意味着任务还未执行完（一般初始化完第一次进来，都是false）那就会做以下操作：

将state赋值为0，将awaiter存到自身字段内供后续使用，然后设置延续任务builder.AwaitUnsafeOnCompleted，设置完之后会return掉而不执行第3步。

延续任务内部怎么设置的比较复杂，我觉得不需要理解深入，理解为调了awaiter的接口就行了，反正最终效果是await的任务完成后再次调用MoveNext转动状态机。

3.结束awaiter TaskAwaiter.GetResult() 。执行原先await那一行之后的后续代码。执行完成后，将state赋值为-2，并为builder标记任务成功AsyncTaskMethodBuilder.SetResult()。

如果不是第一次MoveNext，就会省去1、2步：

如果await的任务完成，就会触发延续任务：再次调用MoveNext。但是和第一次进不一样，此时因为state==0会跳过第1步第2步，将state设置为-1之后直接跳入第3步。

多层嵌套async-await

其实实现也只是多层嵌套异步状态机而已，是一样的。

一个async中多个await

在同一个异步状态机中，生成更多的awaiter、更多的state。

state的-2（完成）、-1（初始）是定好的，所以只会从0开始生成，而有几个await就有几个awaiter、state。

一旦state多起来，内部就不再 if-else 了，而是 switch-case + goto 。

上下文

接触的主要是，

SynchronizationContext 同步上下文：捕获提供在各种同步模型中传播同步上下文的基本功能。它有一个Post()虚方法，Winform、WPF等等会重写它，让它被调用时能产生不同的过程，但目的都是一个：实现使用GUI线程执行Post过去的委托。

ExecutionContext 执行上下文：流动。在执行委托时恢复另一个线程的状态环境。

WPF中使用 async await

上面我们都是通过控制台举的例子，这是没有任何SynchronizationContext的，但是WPF（Winform同理）就不同了，在UI线程中，它拥有属于自己的DispatcherSynchronizationContext。

这个工作中有体会，就是View.xmal.cs文件内写诸如点击事件的async-await，延续任务会默认借调GUI线程而非await内分配的任务池线程。。

而我可以改成使用SynchronizationContext.Post()来实现类似的效果。

怎么用

用SynchronizationContext可以实现确定性使用GUI线程来执行委托，我的理解只到此。

// TODO 光看不行，还是得自己实现一套简单的Task封装才行，以后参考UniTask。

参考：

https://www.cnblogs.com/xiaoxiaotank/p/14303803.html

https://www.cnblogs.com/xiaoxiaotank/p/13666913.html

https://codingcodingk.top/2022/01/14/Tech/CSharp/CLR-Via-CSharp/cp7/