ASYNC and AWAIT

2016-02-20

前言

async 和 await 建立在工作式非同步模式(TPA) 之上。 async是一個修飾詞，加入async修飾詞的function表示這個function是可以被等待的，如果有回傳值則一定要是傳Task。

而加入了async修飾詞的function才可以使用await運算式，compiler只要看到await 運算式則會立即回到呼叫此function的主要function，主要function不必等到被呼叫的function執行結束即可取得控制權。

為了不造成混淆，先介紹Async的一些特性

static void Main(string[] args)
{
    Main main = new Main();

    Task<int> sum = main.GetSumAsync(1, 10);

    Console.WriteLine(sum.Result);  // output:11

}

public class Main
{
    public async Task<int> GetSumAsync(int a, int b) 
    {
        return a + b;
    }
}

重點一：我們先看GetSumAsync ，使用async修飾詞，所以一定要回傳Task 或者 Task<TResult>。

重點二：雖然我簽章的回傳值是Task<int>，但是實際上程式回傳int，這是因為async的關係所以可以直接回傳int型別。

重點三：看執行端，呼叫GetSumAsync(1,10)，只能取到Task<int> 型別，要取得實際的回傳值，則要使用.Result。

以上是async的基本使用方式。

根據前言提到，加入了async修飾詞的function才可以使用await運算式。

static void Main(string[] args)
{
    Main main = new Main();

    Task<int> sum = main.GetSumAsync(1, 10);

    Console.WriteLine(sum.Result);

}        

public class Main
{
    public async Task<int> GetSumAsync(int a, int b) 
    {
        int result = await GetDoubleSumAsync(a, b);
        return result;
    }

    private async Task<int> GetDoubleSumAsync(int a, int b) 
    {
        return a + a + b + b;
    }
}

重點一：await只能用在有加入修飾詞async的function裡面，而且只能await 有修飾詞async的function

重點二：為了讓重點一的兩個條件成立，所以我新增一個async Task<int> GetDoubleSumAsync，讓GetSumAsync裡面使用await

重點三：注意int result = await GetDoubleSumAsync(a, b); ，GetDoubleSumAsync回傳明明是Task<int>，為什麼這邊卻是用int? 這是因為，使用await運算式回傳的是TResult的型別，而不是回傳Task<int>。

以上為await的基本用法。

接下來則要Demo，此程式跑的順序，以及執行時候的當下執行緒是否會變動

static void Main(string[] args)
{
    Main main = new Main();
    Console.WriteLine("步驟 1 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Task<int> sum = main.GetSumAsync(1, 10);
    Console.WriteLine("步驟 5 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Console.WriteLine("結果:" + sum.Result); // output : 22
    Console.WriteLine("步驟 6 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    Console.Read();
}

public class Main
{
    public async Task<int> GetSumAsync(int a, int b) 
    {            
        Console.WriteLine("步驟 2 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        int result = await GetDoubleSumAsync(a, b);
        Console.WriteLine("步驟 4 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);            
        return result;
    }

    private async Task<int> GetDoubleSumAsync(int a, int b) 
    {            
        Console.WriteLine("步驟 3 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return a + a + b + b;
    }
}

結果:

竟然是，按照程式順序執行，而且是同一條執行緒!? 這結果告訴我們一件事情

Async/Await 不會建立執行緒。Async/Await 不會建立執行緒。Async/Await 不會建立執行緒

太重要了，所以要說三次。詳細說明請參考這裡。

使用Task.Run

要讓Async/Await 發揮真正的功能，還需要用到Task.Run()

就讓我們使用Task.Run() 改寫一下，這邊只要改寫GetDoubleSumAsync就好，將return 改用await + Task.Run 建立執行緒。

static void Main(string[] args)
{
    Main main = new Main();
    Console.WriteLine("步驟 1 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Task<int> sum = main.GetSumAsync(1, 10);
    Console.WriteLine("步驟 5 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Console.WriteLine("結果:" + sum.Result); // output : 22
    Console.WriteLine("步驟 6 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    Console.Read();
}

public class Main
{
    public async Task<int> GetSumAsync(int a, int b) 
    {            
        Console.WriteLine("步驟 2 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        int result = await GetDoubleSumAsync(a, b);
        Console.WriteLine("步驟 4 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);            
        return result;
    }

     private async Task<int> GetDoubleSumAsync(int a, int b) 
    {            
        return await Task.Run(() => 
        {
            Thread.Sleep(500);
            Console.WriteLine("步驟 3 => ThreadID : " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            return a + a + b + b; 
        });
    }
}

備註: Task.Run 已經可以使用await 運算式了，所以實際上可以把GetDoubleSum的method拿掉。這段是配合之前的程式碼，所以先這樣寫。

結果:

各位觀眾，多了一條執行緒出來了，而且程式執行的順序，也改變了。步驟2的時候，下一行遇到await，則程式會跳回呼叫的function，所以會先執行步驟 5，符合前言所說 complier只要看到await 運算式則會立即回到呼叫此function的主要function。程式執行的流程，請參考這裡，講的很詳細。

其實前言就破題了，Async/Await就這些觀念，有這些觀念後，之後設計複雜的非同步程式，會更得心應手。

參考:

http://www.codeproject.com/Articles/805748/Understanding-await-and-async-through-code

http://www.codeproject.com/Articles/1054993/async-await-What-You-Should-Know-Updated

https://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/hh191443.aspx

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該追究的不是過去的原因，而是現在的目的。