async/await Task.Delay 和Thread.Sleep的理解

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第十七節：從狀態機的角度async和await的實現原理(新) - Yaopengfei - 部落格園 (cnblogs.com)

[基礎知識]有限狀態機_嗶哩嗶哩_bilibili

C# async await 原理：編譯器如何將非同步函式轉換成狀態機 | 碼農網 (codercto.com)

await——呼叫的等待期間，.NET會把當前的執行緒返回給執行緒池，等非同步方法呼叫執行完畢後，框架會從執行緒池再取出來一個執行緒執行後續的程式碼,當前執行緒不會阻塞

從原理層面刨析

1. async與await是語法糖

   ，最終譯成“狀態機呼叫”。其他常用的語法糖var、using、lambda表示式等。

2. async關鍵字標記的方法會被C#編譯器編譯成一個狀態機。

3. await是關鍵字是為了實現狀態機中的一個狀態。

   會根據方法內的await呼叫切分成多個狀態，每當有一個await，就會生成一個對應的狀態。

4. 狀態機實現了AsyncStateMachine介面，裡面有MoveNext 和 SetStateMachine方法處理相應業務.

   MoveNext——定義各個狀態之間轉換的方法

   1. 在await執行時呼叫一次，在await操作結束時繼續呼叫

從實踐方向刨析

1. async會將方法的返回結果包裝成Task，所以它不是必需的

           //使用async，實際是將Result包裝成Task<Result>
           //此處就是對結果通過await拆包，再通過async包裝成Task<Result>返回，當前場景下沒有必要，可直接簡寫成下面的場景
           public static async Task AsyncNoReturn()
           {
              await Task.Delay(500);
           }
           //不使用async的寫法，因為型別已經是Task了不需要通過async關鍵字包裝
           public static  Task AsyncNoReturn1()
           {
               return Task.Delay(500);
           }
    
   

   總結：如果一個非同步方法只是對別的非同步方法呼叫的轉發，並沒有太多複雜的邏輯（比如等待的結果，再呼叫B:把呼叫的返回值拿到內部做一些處理再返回)，那麼就可以去掉async關鍵字。返回值為Task的方法不一定都要標註async,標註async只是讓我們可以更方便的await而已

   1. 避免對返回結果Task的“拆包後再次包裝”
   2. 避免在底層建立狀態機，效能更優

   正面Demo：

           public static Task<string> DownloadFromFile(int num)
           {
               if (num == 1)
               {
                  return File.ReadAllTextAsync(@"D:\1.txt");
               }
               else if (num == 2)
               {
                   return File.ReadAllTextAsync(@"D:\2.txt");
               }
               else
               {
                   throw new ArgumentException("Invalid Number");
               }
           }
   

   如果沒有在宣告Task的時候前面沒有加await，則主執行緒不會非同步等待Task完成，主執行緒會繼續往下執行，與Task併發執行

   Task.Delay() 和 Thread.Sleep() 區別

Thread.Sleep() ——會讓當前執行緒休眠，形成阻塞，當前休眠結束後繼續往下執行

await Task.Delay()——當前執行緒返回執行緒池，從執行緒池拿另外一個空閒執行緒執行緒做定時任務，等待任務結束後，從執行緒池拿到一個空閒執行緒，繼續往下執行。

            await Task.Delay(200);
            //可理解等效成如下程式碼
            await Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(200);
            });

區別：

1. Thread.Sleep會阻塞當前執行緒，但是從執行緒池另取執行緒;Task.Delay不會阻塞當前執行緒，但是會新取一個執行緒

2. Thread.Sleep不可取消，Task.Delay可取消

           public static Task Test_Delay()
           {
               //建立一個5秒的非同步等待
               Task delay1 = Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5));
               return delay1;
           }
   

   在Main方法裡測試

   static void Main(string[] args)
   {
       //Task在宣告處就開始執行
   	var test = Test_Delay();
       //主執行緒等待2秒鐘
   	Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
   	Stopwatch sw = new Stopwatch();
   	sw.Start();
       //當前執行緒等待test指向的Task執行結束
   	test.Wait();
   	sw.Stop();
   	TimeSpan ts = sw.Elapsed;
   	Console.WriteLine($"Task.Delay執行結束，耗時：{ts.TotalMilliseconds}");
   	Console.ReadKey();
   }
   

   結果列印：

   Task.Delay執行結束，耗時：3004.527
   

   上面顯示大概監聽為3秒。這個表示了當前主執行緒在執行的時候，Task.Delay也在執行，這個只有在不同執行緒才可以實現。