.NET(C#)：await返回Task的async方法

一.  FrameWork 4.0之前的线程世界 　　　

　　  在.NET FrameWork 4.0之前，如果我们使用线程。一般有以下几种方式：

• 使用System.Threading.Thread 类，调用实例方法Start()开启一个新线程，调用Abort()方法来提前终止线程。
• 使用System.Threading.ThreadPool类，调用静态方法QueueUserWorkItem()，将方法放入线程池队列，线程池来控制调用。
• 使用BeginInvoke,EndInvoke,BeginRead,EnRead,BeginWrite,EndWrite等一系列的异步方法。
• 使用System.ComponentModel.BackgroundWorker控件，调用实例方法RunWorkerAsync()，开启一个新线程。　

二.  .Net 传统异步编程概述 

• 异步编程模型 (APM)，在该模型中异步操作由一对 Begin/End 方法（如 FileStream.BeginRead 和 Stream.EndRead）表示。
• 基于事件的异步模式 (EAP)，在该模式中异步操作由名为“操作名称Async”和“操作名称Completed”的方法/事件对（例如 WebClient.DownloadStringAsync 和 WebClient.DownloadStringCompleted）表示。 （EAP 是在 .NET Framework 2.0 版中引入的,在silverlight或者wpf变成中经常用到）。

三.  Task 的优点以及功能   

• 在任务启动后，可以随时以任务延续的形式注册回调。
• 通过使用 ContinueWhenAll 和 ContinueWhenAny 方法或者 WaitAll 方法或 WaitAny 方法，协调多个为了响应 Begin_ 方法而执行的操作。
• 在同一 Task 对象中封装异步 I/O 绑定和计算绑定操作。
• 监视 Task 对象的状态。
• 使用 TaskCompletionSource 将操作的状态封送到 Task 对象。

众所周知，async方法只可以返回void，Task和Task<T>。

对于返回void的async方法，它并不是awaitable，所以其他方法不能用await方法来调用它，而返回Task的async方法则可以。

那么当async方法返回Task后，接着await，那被await的Task是一个什么概念？是async方法中第一个被await的Task？不，它代表目标async方法的全部执行，其中包括被await分割的连接Task，但是不包括非await造成的多线程执行。

如下代码，在doo是一个返回Task的async方法，然后在另一个方法test中await调用doo，然后在Main方法中调用test（由于Main方法不允许加async，所以需要另外加一个async方法来使用await）

static void Main(string[] args)

{

    test();

    log("Main：调用test后");

    Thread.Sleep(Timeout.Infinite);

}

//Main方法不允许加async，所以我们用这个方法使用await

static async void test()

{

    log("test: await之前");

    await doo();

    log("test: await之后");

}

//返回Task的async方法

static async Task doo()

{

    log("doo: Task结果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 1; }));

    log("doo: Task结果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 2; }));

    log("doo: Task结果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 3; }));

    Thread.Sleep(1000);

    Console.WriteLine("doo中在Task外的Thread.Sleep执行完毕");

}

//输出方法：显示当前线程的ManagedThreadId

static void log(string msg)

{

    Console.WriteLine("{0}: {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, msg);

}

上面代码会输出：

1: test: await之前

1: Main：调用test后

3: Task

3: doo: Task结果：1

4: Task

4: doo: Task结果：2

3: Task

3: doo: Task结果：3

doo中在Task外的Thread.Sleep执行完毕

3: test: await之后

前两句简单，调用test方法，await后的内容会被加在目标Task的后面，然后test马上返回，于是输出“Main：调用test后”，同时他们都是在主线程中执行的，所以ManagedThreadId都是1。

接着后面就是另一个Task的执行（当然在另一个线程，也是test方法中await的目标Task）。这个所谓的Task就是doo方法的全部执行。所以doo中三个顺序执行的Task（通过await一个一个连接）依次执行，所以Task输出结果1，2，3。第一个Task的ManagedThreadId是3，第二个是4，第三个又是3，原因是Task的内部执行使用了CLR的线程池，所以线程得到了重复利用。

接着doo方法还没有完，最后一个await造成doo方法后面的代码在这个await针对的Task执行后继续执行，于是输出：doo中Task外的Thread.Sleep执行完毕。

最后当doo彻底执行完test的await才结束，所以最后一行输出：test：await之后。

上面我说过：被await的async方法返回的Task代表“目标async方法的全部执行，其中包括被await分割的连接Task，但是不包括非await造成的多线程执行”。

所以如果把返回Task的async方法（也就是上例中的doo方法）改成这样：

//返回Task的async方法

static async Task doo()

{

    log("doo: Task结果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 1; }));

    log("doo: Task结果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 2; }));

    log("doo: Task结果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 3; }));

    //不使用await：线程池多线程

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("ThreadPool.QueueUserWorkItem");

        });

    //不使用await：Task多线程

    Task.Run(() =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("Task.Run");

        });

}

我们加入了不用await的多线程执行，分别使用ThreadPool和Task，整个程序会输出这样的结果：

1: test: await之前

1: Main：调用test后

3: Task

3: doo: Task结果：1

4: Task

4: doo: Task结果：2

3: Task

3: doo: Task结果：3

3: test: await之后

Task.Run

ThreadPool.QueueUserWorkItem

不使用await的多线程完全脱离了test方法中await的Task，是运行在test的await之后的。

另外Visual Studio会对Task.Run代码做如下警告：



 

提示：Because this call is not awaited, execution of the current method continues before the call is completed. Consider applying the ‘await’ Operator to the result of the call.

就是说，如果不加await，当前方法会继续执行直到结束，不用管他，因为我们现在就是在做在async方法中不用await的测试，呵呵。

或许你会问，为什么要用这样的方式去await另一个async方法返回的Task呢？我们一直在讨论返回Task的async方法，我认为看一个返回Task<T>的async方法可以更好地解释这个问题。

下面我们把上面的代码改成相似的返回Task<int>的async方法执行，那么doo方法返回Task<T>，他把自己方法内3个awaited Task的结果统一相加，最后返回结果并作为自己返回的Task的结果。然后在test方法中输出doo返回的结果。

完整代码：

static void Main(string[] args)

{

    test();

    log("Main：调用test后");

    Thread.Sleep(Timeout.Infinite);

}

//Main方法不允许加async，所以我们用这个方法使用await

static async void test()

{

    log("test: await之前");

    Console.WriteLine("doo结果：{0}", await doo());

    log("test: await之后");

}

//返回Task的async方法

static async Task<int> doo()

{

    var res1 = await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("awaited Task1执行"); return

    var res2 = await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("awaited Task2执行"); return

    var res3 = await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("awaited Task3执行"); return

    //不使用await：线程池多线程

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("ThreadPool.QueueUserWorkItem");

        });

    //不使用await：Task多线程

    Task.Run(() =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("Task.Run");

        });

    return res1 + res2 + res3;

}

//输出方法：显示当前线程的ManagedThreadId

static void log(string msg)

{

    Console.WriteLine("{0}: {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, msg);

}

先看结果：

1: test: await之前

1: Main：调用test后

3: awaited Task1执行

4: awaited Task2执行

4: awaited Task3执行

doo结果：6

4: test: await之后

ThreadPool.QueueUserWorkItem

Task.Run

和上一个返回Task的例子一样，当在test方法中await doo方法返回的Task，doo内awaited Task都被先等了，而没有awaited的线程都并没有被等，这是为什么呢（也就是上面留下的那个问题）？下面用这个返回Task<int>的例子解释一下：

在test中await doo返回的Task，那么此时我们需要他的结果，而他的结果是需要自己方法内所包含的其他awaited结果，可以理解成被等的子结果。所以自己的结果需要其他的结果，那么等这个结果必须需要等那些被依赖的结果也出来。所以test方法await doo方法的结果会同样等待所有doo内的await，不会管其他doo内非await的多线程执行（当然从技术角度讲，也是不可能的，因为async/await可以这样全靠的是编译器）。

摘自 Mgen