如何使用 async/await 在 UI 线程上异步运行多个任务？

Question

我已经阅读（并使用过）async/await 有一段时间了，但我仍然有一个问题无法回答。假设我有这个代码。

private async void workAsyncBtn_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var myTask = _asyncAwaitExcamples.DoHeavyWorkAsync(5);
    await myTask;
    statusTextBox.Text += "\r\n DoHeavyWorkAsync message";
}

从 UI 线程调用并返回到 UI 线程。因此，我可以在此方法中和await myTask 之后执行特定于 UI 的操作。如果我使用了.ConfigureAwait(false)，我会在执行statusTextBox.Text += "\r\n DoHeavyWorkAsync message"; 时遇到线程异常，因为我会告诉myTask，可以从线程池中获取任何可用线程。

我的问题。据我了解，在这种情况下我永远不会离开 UI 线程，它仍然是异步运行的，UI 仍然是响应式的，我可以同时启动多个任务，从而加快我的应用程序。如果我们只使用一个线程，这将如何工作？

谢谢！

为 Sievajet 编辑

private async void workAsyncBtn_Click(object sender, EventArgs e)
{
    await DoAsync();
}

private async Task DoAsync()
{
    await Task.Delay(200);
    statusTextBox.Text += "Call to form";
    await Task.Delay(200);
}

Answer 1

当 UI 线程调用 await 时，它会启动异步操作并立即返回。当异步操作完成时，它会通知线程池中的一个线程，但异步等待的内部实现将执行分派给 UI 线程，UI 线程将在等待之后继续执行代码。

Dispatch 是通过 SynchronizationContext 实现的，而 SynchronizationContext 又调用 System.Windows.Forms.Control.BeginInvoke。

CLR via C#（第 4 版）（开发人员参考）第 4 版，作者 Jeffrey Richter 第 749 页

实际上，Jeffrey 与 MS 合作实现了受他的 AsyncEnumerator 启发的 async/await

Answer 2

据我了解，在这种情况下我从不离开 UI 线程，仍然 它异步运行，用户界面仍然响应，我可以开始 同时执行多个任务，因此加快了我的应用程序。 如果我们只使用一个线程，这将如何工作？

首先，我建议阅读 Stephan Clearys 的博文 - There is no thread。

为了了解如何同时运行多个工作单元，我们需要掌握一个重要事实：异步 IO 绑定操作（几乎）没有用线程做。

这怎么可能？好吧，如果我们一直深入到操作系统，我们会看到对设备驱动程序的调用——那些负责执行诸如网络调用和写入磁盘之类的操作, 都是自然异步实现的，它们在工作时不占用线程。这样，当设备驱动程序在做它的事情时，就不需要线程了。仅当设备驱动程序完成执行后，它才会通过 IOCP（I/O 完成端口）向操作系统发出信号，然后执行其余的方法调用（这是在 .NET 中通过线程池完成的，它具有专用的 IOCP 线程）。

Stephans 的博文很好地证明了这一点：

一旦操作系统执行 DPC（延迟过程调用）并将 IRP（I/O 请求数据包）排队，它的工作基本上已经完成，直到设备驱动程序用 I'm done 消息，这会导致执行整个操作链（在博客文章中描述），最终将调用您的代码。

另外需要注意的是，当使用async-await 模式时，.NET 在幕后为我们做了一些“魔术”。有一个东西叫做“同步上下文”（你可以找到一个相当长的解释here）。此同步上下文负责再次调用 UI 线程上的延续（在第一个 await 之后的代码）（在存在此类上下文的地方）。

编辑：

应该注意的是，同步上下文的魔力也发生在 CPU 绑定操作（实际上对于任何等待对象），所以当您通过 Task.Run 或 Task.Factory.StartNew 使用线程池线程时，这将作为好吧。

Answer 3

TaskParallelLibrary (TPL) 使用 TaskScheduler 可以配置为 TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext 以返回 SynchronizationContext，如下所示：

textBox1.Text = "Start";
// The SynchronizationContext is captured here
Factory.StartNew( () => DoSomeAsyncWork() )
.ContinueWith( 
    () => 
    {
       // Back on the SynchronizationContext it came from            
        textBox1.Text = "End";
    },TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());

当 async 方法在 await 处挂起时，默认情况下，它将捕获当前的 SynchronizationContext 并在 await 之后将代码编组回它来自的 SynchronizationContext。

        textBox1.Text = "Start";

        // The SynchronizationContext is captured here

       /* The implementation of DoSomeAsyncWork depends how it runs, this could run on the threadpool pool 
          or it could be an 'I/O operation' or an 'Network operation' 
          which doesnt use the threadpool */
        await DoSomeAsyncWork(); 

        // Back on the SynchronizationContext it came from
        textBox1.Text = "End";

异步和等待示例：

async Task MyMethodAsync()
{
  textBox1.Text = "Start";

  // The SynchronizationContext is captured here
  await Task.Run(() => { DoSomeAsyncWork(); }); // run on the threadPool

  // Back on the SynchronizationContext it came from
  textBox1.Text = "End";
}