C# - 理解异步/等待

Question

关于异步编程的 C# 文档指出：

• 对于受 CPU 限制的代码，您等待使用 Task.Run 方法在后台线程上启动的操作。

• await 关键字是魔法发生的地方。它将控制权交给执行 await 的方法的调用者，并最终允许 UI 具有响应性或服务具有弹性。

• 当应用 await 关键字时，它会暂停调用方法并将控制权交还给调用者，直到等待的任务完成。

考虑到这一点，我测试了一些 CPU 绑定代码（找到一个比特币块哈希似乎非常现代且困难），以尝试准确了解应用 async/await 时发生的情况： p>

示例

namespace AsyncronousSample
{
    using System;
    using System.Linq;
    using System.Security.Cryptography;
    using System.Threading.Tasks;

    internal static class Program
    {
        private static async Task Main(string[] args)
        {
            string result = await HashAsync(Guid.NewGuid().ToByteArray(), 4);

            Console.WriteLine("Calculating hash...");
            Console.WriteLine(result);

            Console.Read();
        }

        private static async Task<string> HashAsync(byte[] data, int difficulty = 1)
        {
            int nonce = default;
            string result = default;

            byte[] GetDataBytesWithNOnce()
            {
                return data
                    .Concat(BitConverter.GetBytes(nonce++))
                    .ToArray();
            }

            byte[] ComputeHash(byte[] bytes)
            {
                using (SHA256 sha = SHA256.Create())
                {
                    return sha.ComputeHash(sha.ComputeHash(bytes));
                }
            }

            string ConvertToHash(byte[] hashBytes)
            {
                return BitConverter
                    .ToString(hashBytes)
                    .Replace("-", string.Empty)
                    .ToLower();
            }

            return await Task.Run(() =>
            {
                do
                {
                    result = ConvertToHash(ComputeHash(GetDataBytesWithNOnce()));
                } while (!result.StartsWith(new string('0', difficulty)));

                return result;
            });
        }
    }
}

好的，对于那些对比特币及其工作原理感兴趣的更精明的人来说，这不是真正的比特币哈希算法，而是SHA256(SHA256(data + nonce))，所以这已经够难了举个例子。

期望与现实

我希望Calculating hash... 会立即打印到控制台，然后在最终找到哈希时打印结果。

实际上，在找到哈希之前，控制台不会打印任何内容。

问题

我的理解或代码哪里出了问题？

Answer 1

因为您在HashAsync 上调用await，所以控件将交给调用者，在这种情况下是.NET Framework 本身，它调用了您的Main 方法。

我认为了解其工作原理的最简单方法是将HashAsync 返回的Task 分配给一个变量，但直到Console.WriteLine 之后才分配给await：

private static async Task Main(string[] args)
{
    Task<string> resultTask = HashAsync(Guid.NewGuid().ToByteArray(), 4);

    Console.WriteLine("Calculating hash...");'

    string result = await resultTask;

    Console.WriteLine(result);

    Console.Read();
}

通过此更改，一旦您调用 HashAsync，它将使用 Task.Run 将工作推到后台，并返回一个 Task 以观察该工作的进度。但是因为你不是awaiting 它Main 方法将继续执行并且Calculating hash... 将被打印。只有当您调用await resultTask 时，控制权才会返回给调用Main 的任何人并暂停执行。

Answer 2

因为你await它。

我认为理解它的最好方法就是将async 的代码想象成一个同时运行的代码块，但是一旦你等待它，你就会说：“我现在需要这个值，除非我明白了”，如果您不等待，那么您正在处理的任务可能处于未完成状态。

Answer 3

这里：string result = await HashAsync(Guid.NewGuid().ToByteArray(), 4);

您正在暂停调用者方法（在您的情况下是您的 Main），一旦“等待”调用完成，它将继续。

打印到控制台，是在同一个调用者方法中完成的，所以一旦HashAsync 完成，您将看到“正在计算哈希...”。

Answer 4

当执行线程或UI线程执行一行以await开头的代码时，UI线程会自动解除阻塞，等待操作完成，而用户可以与UI交互，一段时间后异步操作完成然后代码将开始执行，如果它首先离开它。

更新

c#7.1中main方法也可以是async，async await可以这样使用

  class Program
  {
      public static async Task Main(string[] args)
      {
         await Task.Run(async () =>
         {
            MyAsyncFunc();
         });
         Console.WriteLine("done");
         Console.ReadLine();
      }

    static async Task MyAsyncFunc()
     {
        await Task.Delay(3000);
     }
  }