介绍
可能你已经阅读 C＃5 关于 async 和 await 关键字以及它们如何帮助简化异步编程的,可惜的是在升级VS2010后短短两年时间,任然没有准备好升级到VS2012,在VS2010和C＃4中不能使用异步关键字,你可能会想 “如果我能在VS 2010中写看起来同步的方法,但异步执行.我的代码会更清晰.”
看完这篇文章后，您将能够做到这一点。我们将开发一个小的基础结构代码，让我们写"看起来同步的方法,但异步执行"的方法，这个VS2012 异步关键字一样, 享受C＃5的特性.
我们必须承认,async 和 await 是非常好的语法糖,我们的方法需要编写更多的"AsyncResultcallback"方法适应这种变化.而当你终于升级到VS2012（或以后），这将是一件微不足道的小事，用C＃关键字替换这个方法，只要简单的语法变化，而不是一个艰苦的结构重写。
概要
async/await 是基于异步任务模式的关键字。鉴于 此处已经有了非常完备的文档描述，这里我就不再加以说明。但必须指出的是，TAP简直帅到极点了！通过它你可以创建大量的将在未来某时间完成的小型单元工作（任务）；任务可以启动其他的（嵌套）任务 并且/或者 建立一些仅当前置任务完成后才会启动的后续任务。前置与后续任务则可以链接为一对多或是多对一的关系。当内嵌任务完成时，父级任务无需与线程（重量级资源！）相绑定。执行任务时也不必再担心线程的时序安排，只需作出一些小小提示，框架将会自动为你处理这些事情。当程序开始运行，所有的任务将如溪流汇入大海般各自走向终点，又像柏青哥的小铁球一样相互反弹相互作用。
然而在C#4里面我们却没有async和await，不过缺少的也只是这一点点.Net5的新特性而已，这些新特性我们要么可以稍作回避，要么可以自己构建，关键的Task类型还是可用的。
在一个C#5的异步（async）方法里，你要等待一个Task。这不会导致线程等待；而是这个方法返回一个Task给它的调用者，这个Task能够等待（如果它自己是异步的）或者附上后续部分。（它同样能在任务中或它的结果中调用Wait()，但这会和线程耦合，所以避免那样做。）当等待的任务成功完成，你的异步方法会在它中断的地方继续运行。
也许你会知道，C#5的编译器会重写它的异步方法为一个生成的实现了状态机的嵌套类。C#正好还有一个特征（从2.0开始）：迭代器（yield return 的方式)。这里的方法是使用一个迭代器方法在C#4中建造状态机，返回一系列在全部处理过程中的等待步骤的Task。我们可以编写一个方法接收一个从迭代器返回的任务的枚举，返回一个重载过的Task来代表全部序列的完成以及提供它的最终结果（如果有）。
最终目标
Stephen Covey 建议我们目标有先后。这就是我们现在做的。已经有大量例子来告诉我们如何使用async/await来实现SLAMs(synchronous-looking asynchronous methods)。那么我们不使用这些关键字如何实现这个功能。我们来做一个C#5 async的例子，看看如何在C#4里实现它。然后我们讨论一下转换这些代码的一般方法。
下面的例子展示了我们在C#5里实现异步读写方法Stream.CopyToAsync()的一种写法。假设这个方法并没有在.NET5里实现。
public static async Task CopyToAsync( this Stream input, Stream output, CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken)){ byte[] buffer = new byte[0x1000]; // 4 KiB while (true) { cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); int bytesRead = await input.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length); if (bytesRead == 0) break; cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); await output.WriteAsync(buffer, 0, bytesRead); }}
对C#4，我们将分成两块：一个是相同访问能力的方法，另一个是私有方法，参数一样但返回类型不同。私有方法用迭代实现同样的处理，结果是一连串等待的任务（IEnumerable<Task>）。序列中的实际任务可以是非泛型或者不同类型泛型的任意组合。（幸运的是，泛型Task<T>类型是非泛型Task类型的子类型）
相同访问能力（公用）方法返回与相应async方法一致的类型：void，Task，或者泛型Task<T>。它将使用扩展方法调用私有迭代器并转化为Task或者Task<T>。
public static /*async*/ Task CopyToAsync( this Stream input, Stream output, CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken)){ return CopyToAsyncTasks(input, output, cancellationToken).ToTask();}private static IEnumerable<Task> CopyToAsyncTasks( Stream input, Stream output, CancellationToken cancellationToken){ byte[] buffer = new byte[0x1000]; // 4 KiB while (true) { cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); var bytesReadTask = input.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length); yield return bytesReadTask; if (bytesReadTask.Result == 0) break; cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); yield return output.WriteAsync(buffer, 0, bytesReadTask.Result); }}异步方法通常以"Async"结尾命名（除非它是事件处理器如startButton_Click）。给迭代器以同样的名字后跟“Tasks”（如startButton_ClickTasks）。如果异步方法返回void值，它仍然会调用ToTask()但不会返回Task。如果异步方法返回Task<X>，那么它就会调用通用的ToTask<X>()扩展方法。对应三种返回类型，异步可替代的方法像下面这样：
public /*async*/ void DoSomethingAsync() { DoSomethingAsyncTasks().ToTask();}public /*async*/ Task DoSomethingAsync() { return DoSomethingAsyncTasks().ToTask();}public /*async*/ Task<String> DoSomethingAsync() { return DoSomethingAsyncTasks().ToTask<String>();}成对的迭代器方法不会更复杂。当异步方法等待非通用的Task时，迭代器简单的将控制权转给它。当异步方法等待task结果时，迭代器将task保存在一个变量中，转到该方法，之后再使用它的返回值。两种情况在上面的CopyToAsyncTasks()例子里都有显示。
对包含通用resultTask<X>的SLAM，迭代器必须将控制转交给确切的类型。ToTask<X>()将最终的task转换为那种类型以便提取其结果。经常的你的迭代器将计算来自中间task的结果数值，而且仅需要将其打包在Task<T>中。.NET 5为此提供了一个方便的静态方法。而.NET 4没有，所以我们用TaskEx.FromResult<T>(value)来实现它。
最后一件你需要知道的事情是如何处理中间返回的值。一个异步的方法可以从多重嵌套的块中返回；我们的迭代器简单的通过跳转到结尾来模仿它。
// C#5public async Task<String> DoSomethingAsync() { while (…) { foreach (…) { return "Result"; } }} // C#4; DoSomethingAsync() is necessary but omitted here.private IEnumerable<Task> DoSomethingAsyncTasks() { while (…) { foreach (…) { yield return TaskEx.FromResult("Result"); goto END; } }END: ;}现在我们知道如何在C#4中写SLAM了，但是只有实现了FromResult<T>()和两个 ToTask()扩展方法才能真正的做到。下面我们开始做吧。
简单的开端
我们将在类System.Threading.Tasks.TaskEx下实现3个方法, 先从简单的那2个方法开始。FromResult()方法先创建了一个TaskCompletionSource(), 然后给它的result赋值，最后返回Task。
public static Task<TResult> FromResult<TResult>(TResult resultValue) { var completionSource = new TaskCompletionSource<TResult>(); completionSource.SetResult(resultValue); return completionSource.Task;}很显然, 这2个ToTask()方法基本相同, 唯一的区别就是是否给返回对象Task的Result属性赋值. 通常我们不会去写2段相同的代码, 所以我们会用其中的一个方法来实现另一个。 我们经常使用泛型来作为返回结果集，那样我们不用在意返回值同时也可以避免在最后进行类型转换。 接下来我们先实现那个没有用泛型的方法。
private abstract class VoidResult { } public static Task ToTask(this IEnumerable<Task> tasks) { return ToTask<VoidResult>(tasks);}目前为止我们就剩下一个 ToTask<T>()方法还没有实现。
第一次天真的尝试
对于我们第一次尝试实现的方法,我们将枚举每个任务的Wait()来完成,然后将最终的任务做为结果(如果合适的话)。当然,我们不想占用当前线程,我们将另一个线程来执行循环该任务。
// BAD CODE !public static Task<TResult> ToTask<TResult>(this IEnumerable<Task> tasks){ var tcs = new TaskCompletionSource<TResult>(); Task.Factory.StartNew(() => { Task last = null; try { foreach (var task in tasks) { last = task; task.Wait(); } // Set the result from the last task returned, unless no result is requested. tcs.SetResult( last == null || typeof(TResult) == typeof(VoidResult) ? default(TResult) : ((Task<TResult>) last).Result); } catch (AggregateException aggrEx) { // If task.Wait() threw an exception it will be wrapped in an Aggregate; unwrap it. if (aggrEx.InnerExceptions.Count != 1) tcs.SetException(aggrEx); else if (aggrEx.InnerException is OperationCanceledException) tcs.SetCanceled(); else tcs.SetException(aggrEx.InnerException); } catch (OperationCanceledException cancEx) { tcs.SetCanceled(); } catch (Exception ex) { tcs.SetException(ex); } }); return tcs.Task;}
这里有一些好东西，事实上它真的有用,只要不触及用户界面：
它准确的返回了一个TaskCompletionSource的Task，并且通过源代码设置了完成状态。
但这里有些主要的问题。最严重的是：
是需要想点办法的时候了！
连续循环
最大的想法是直接从迭代器中获取其所产生的第一个任务。 我们创建了一个延续，使其在完成时能够检查任务的状态并且（如果成功的话）能接收下一个任务和创建另一个延续直至其结束。（如果没有，即迭代器没有需要完成的需求。）
// 很牛逼，但是我们还没有。public static Task<TResult> ToTask<TResult>(this IEnumerable<Task> tasks){ var taskScheduler = SynchronizationContext.Current == null ? TaskScheduler.Default : TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext(); var tcs = new TaskCompletionSource<TResult>(); var taskEnumerator = tasks.GetEnumerator(); if (!taskEnumerator.MoveNext()) { tcs.SetResult(default(TResult)); return tcs.Task; } taskEnumerator.Current.ContinueWith( t => ToTaskDoOneStep(taskEnumerator, taskScheduler, tcs, t), taskScheduler); return tcs.Task;}private static void ToTaskDoOneStep<TResult>( IEnumerator<Task> taskEnumerator, TaskScheduler taskScheduler, TaskCompletionSource<TResult> tcs, Task completedTask){ var status = completedTask.Status; if (status == TaskStatus.Canceled) { tcs.SetCanceled(); } else if (status == TaskStatus.Faulted) { tcs.SetException(completedTask.Exception); } else if (!taskEnumerator.MoveNext()) { // 设置最后任务返回的结果，直至无需结果为止。 tcs.SetResult( typeof(TResult) == typeof(VoidResult) ? default(TResult) : ((Task<TResult>) completedTask).Result); } else { taskEnumerator.Current.ContinueWith( t => ToTaskDoOneStep(taskEnumerator, taskScheduler, tcs, t), taskScheduler); }}这里有许多值得分享的：
我们的后续部分(continuations)使用涉及SynchronizationContext的TaskScheduler，如果有的话。这使得我们的迭代器在UI线程初始化以后，立刻或者在一个继续点被调用，去访问UI控件。
进程不中断的运行，因此没有线程挂起等待！顺便说一下，在ToTaskDoOneStep()中对自身的调用不是递归调用；它是在taskEnumerator.Currenttask结束后调用的匿名函数，当前活动在调用ContinueWith()几乎立刻退出，它完全独立于后续部分。
此外，我们在继续点中验证每个嵌套task的状态，不是检查一个预测值。
然而，这儿至少有一个大问题和一些小一点的问题。
如果迭代器抛出一个未处理异常，或者抛出OperationCanceledException而取消，我们没有处理它或设置主task的状态。这是我们以前曾经做过的但在此版本丢失了。
为了修复问题1，我们不得不在两个方法中调用MoveNext()的地方引入同样的异常处理机制。即使是现在，两个方法中都有一样的后续部分建立。我们违背了“不要重复你自己”的信条。
如果异步方法被期望给出一个结果，但是迭代器没有提供就退出了会怎么样呢？或者它最后的task是错误的类型呢？第一种情形下，我们默默返回默认的结果类型；第二种情形，我们抛出一个未处理的InvalidCastException，主task永远不会到达结束状态！我们的程序将永久的挂起。
最后，如果一个嵌套的task取消或者发生错误呢？我们设置主task状态，再也不会调用迭代器。可能是在一个using块，或带有finally的try块的内部，并且有一些清理要做。我们应当遵守过程在中断的时候使它结束，而不要等垃圾收集器去做这些。我们怎么做到呢？当然通过一个后续部分！
为了解决这些问题，我们从ToTask()中移走MoveNext()调用，取而代之一个对ToTaskDoOneStep()的初始化的同步调用。然后我们将在一个提防增加合适的异常处理。
最终版本
这里是ToTask<T>()的最终实现. 它用一个TaskCompletionSource返回主task，永远不会引起线程等待，如果有的话还会涉及SynchronizationContext，由迭代器处理异常，直接传播嵌套task的结束（而不是AggregateException）,合适的时候向主task返回一个值，当期望一个结果而SLAM迭代器没有以正确的genericTask<T>类型结束时，用一个友好的异常报错。
public static Task<TResult> ToTask<TResult>(this IEnumerable<Task> tasks) { var taskScheduler = SynchronizationContext.Current == null ? TaskScheduler.Default : TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext(); var taskEnumerator = tasks.GetEnumerator(); var completionSource = new TaskCompletionSource<TResult>(); // Clean up the enumerator when the task completes. completionSource.Task.ContinueWith(t => taskEnumerator.Dispose(), taskScheduler); ToTaskDoOneStep(taskEnumerator, taskScheduler, completionSource, null); return completionSource.Task;} private static void ToTaskDoOneStep<TResult>( IEnumerator<Task> taskEnumerator, TaskScheduler taskScheduler, TaskCompletionSource<TResult> completionSource, Task completedTask){ // Check status of previous nested task (if any), and stop if Canceled or Faulted. TaskStatus status; if (completedTask == null) { // This is the first task from the iterator; skip status check. } else if ((status = completedTask.Status) == TaskStatus.Canceled) { completionSource.SetCanceled(); return; } else if (status == TaskStatus.Faulted) { completionSource.SetException(completedTask.Exception); return; } // Find the next Task in the iterator; handle cancellation and other exceptions. Boolean haveMore; try { haveMore = taskEnumerator.MoveNext(); } catch (OperationCanceledException cancExc) { completionSource.SetCanceled(); return; } catch (Exception exc) { completionSource.SetException(exc); return; } if (!haveMore) { // No more tasks; set the result (if any) from the last completed task (if any). // We know it's not Canceled or Faulted because we checked at the start of this method. if (typeof(TResult) == typeof(VoidResult)) { // No result completionSource.SetResult(default(TResult)); } else if (!(completedTask is Task<TResult>)) { // Wrong result completionSource.SetException(new InvalidOperationException( "Asynchronous iterator " + taskEnumerator + " requires a final result task of type " + typeof(Task<TResult>).FullName + (completedTask == null ? ", but none was provided." : "; the actual task type was " + completedTask.GetType().FullName))); } else { completionSource.SetResult(((Task<TResult>) completedTask).Result); } } else { // When the nested task completes, continue by performing this function again. taskEnumerator.Current.ContinueWith( nextTask => ToTaskDoOneStep(taskEnumerator, taskScheduler, completionSource, nextTask), taskScheduler); }}瞧! 现在你会在Visual Studio 2010中用没有async和await的 C#4 (或 VB10)写SLAMs(看起来同步的方法,但异步执行)。
有趣的地方
直到最后那个版本，我一直在给ToTask()传递一个CancellationTokenUp，并且将它传播进后续部分的ToTaskDoOneStep()。（这与本文毫不相关，所以我去掉了它们。你可以在样例代码中看注释掉的痕迹。）这有两个原因。第一，处理OperationCanceledException时，我会检查它的CancellationToken以确认它与这个操作是匹配的。如果不是，它将用一个错误来代替取消动作。虽然技术上没错，但不幸的是取消令牌可能会混淆，在其传递给ToTask()调用和后续部分之间的无关信息使它不值得。（如果你们这些 Task专家能给我一个注释里的可确认发生的好的用例，我会重新考虑）
第二个原因是我会检查令牌是否取消，在每次MoveNext()调用迭代器之前,立即取消主task时，和退出进程的时候。这使你可以不经过迭代器检查令牌，具有取消的行为。我不认为这是要做的正确事情（因为对一个异步进程在yield return处取消是不合适的）――更可能是它完全在迭代器进程控制之下――但我想试试。它无法工作。我发现在某些情形，task会取消而却后续部分不会触发。请看样例代码；我靠继续执行来恢复按钮可用，但它没有发生因此按钮在进程结束之后仍不可用。我在样例代码中留下了注释掉的取消检测；你可以将取消令牌的方法参数放回去并测试它。（如果你们Task专家能解释为什么会是这种情形，我将很感激！）
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