深入解析C#异步编程：await 关键字背后的实现原理

C# 异步编程中 await 实现原理详解

在C#中，async 和 await 关键字用于编写异步代码。本文将详细介绍 await 的实现原理，包括状态机的生成、回调函数的注册和触发等关键步骤。

1. 异步方法的基本概念

在C#中，async 关键字标记一个方法为异步方法，而 await 关键字用于等待一个异步操作完成。异步方法可以提高程序的响应性和性能，特别是在处理I/O操作和网络请求时。

2. 示例异步方法

我们以一个简单的异步方法为例，来详细解释 await 的实现原理。

public class Example
{
   
    public async Task<int> CalculateAsync()
    {
   
        int a = await Task.Run(() => 10);
        int b = await Task.Run(() => 20);
        return a + b;
    }
}

3. 编译器生成的状态机

编译器会为每个异步方法生成一个状态机。状态机是一个结构体，包含了异步方法的所有局部变量和状态信息。

编译器生成的状态机类

public class Example
{
   
    public Task<int> CalculateAsync()
    {
   
        <CalculateAsync>d__0 stateMachine = new <CalculateAsync>d__0();
        stateMachine.<>4__this = this;
        stateMachine.<>t__builder = AsyncTaskMethodBuilder<int>.Create();
        stateMachine.<>1__state = -1;
        stateMachine.<>t__builder.Start(ref stateMachine);
        return stateMachine.<>t__builder.Task;
    }

    [StructLayout(LayoutKind.Auto)]
    [AsyncMethodBuilder(typeof(AsyncTaskMethodBuilder<int>))]
    private struct <CalculateAsync>d__0 : IAsyncStateMachine
    {
   
        public int <>1__state;
        public AsyncTaskMethodBuilder<int> <>t__builder;
        public Example <>4__this;
        public int <a>5__1;
        public TaskAwaiter<int> <>u__1;

        private void MoveNext()
        {
   
            int num = <>1__state;
            try
            {
   
                TaskAwaiter<int> awaiter;
                switch (num)
                {
   
                    case 0:
                        goto TR_0000;
                    case