从等待返回后的意外行为

Question

我知道有很多关于 async/await 的问题，但我找不到任何答案。

遇到了不明白的地方，请看下面的代码：

void Main()
{
    Poetry();
    while (true)
    {
        Console.WriteLine("Outside, within Main.");
        Thread.Sleep(200);
    }
}

async void Poetry()
{
   //.. stuff happens before await
   await Task.Delay(10);
   for (int i = 0; i < 10; i++)
   {
       Console.WriteLine("Inside, after await.");
       Thread.Sleep(200);
   }
}

显然，在 await 运算符上，控件返回给调用者，而正在等待的方法在后台运行。 （假设一个 IO 操作）

但是在控制权返回给 await 操作符后，执行变为并行，而不是（我的期望）保持单线程。

我希望在“延迟”完成后，线程将被强制返回 Poetry 方法，从它离开的地方继续。

它的作用。对我来说奇怪的是，为什么“主要”方法一直在运行？那是一根线从一根跳到另一根吗？还是有两个并行线程？

这不是线程安全问题吗？

我觉得这很令人困惑。我不是专家。谢谢。

Answer 1

我有一个description on my blog of how async methods resume after an await。本质上，await 捕获当前的SynchronizationContext，除非它是null，在这种情况下它捕获当前的TaskScheduler。然后使用该“上下文”来安排方法的其余部分。

由于您正在执行控制台应用程序，因此没有SynchronizationContext，并且默认的TaskScheduler 被捕获以执行async 方法的其余部分。该上下文将async 方法排入线程池。除非您实际上给它一个主循环，其中包含一个排队到该主循环的SynchronizationContext（或TaskScheduler），否则不可能返回到控制台应用程序的主线程。

Answer 2

阅读It's All About the SynchronizationContext，我相信它会变得不那么混乱。您所看到的行为非常合理。 Task.Delay 在内部使用 Win32 Kernel Timer API（即CreateTimerQueueTimer）。计时器回调在池线程上调用，与您的 Main 线程不同。这就是await 之后的其余Poetry 继续执行的地方。这是默认任务调度程序的工作方式，在启动 await 的原始线程上没有同步上下文的情况下。

因为您不执行 await 和 Poetry() 任务（除非您返回 Task 而不是 void），因此其 for 循环继续与 while 并行执行循环进入你的Main。为什么，更重要的是，如何您希望它被“强制”回到Main 线程？要发生这种情况，必须有一些明确的同步点，线程不能简单地在while 循环的中间被中断。

在 UI 应用程序中，核心消息循环可以作为这种同步点。例如。对于 WinForms 应用程序，WindowsFormsSynchronizationContext 可以实现这一点。如果在主 UI 线程上调用 await Task.Delay()，则在 Application.Run 运行的消息循环的未来迭代中，await 之后的代码将在主 UI 线程上异步继续。

因此，如果它是一个 UI 线程，则 Poetry 的其余部分不会与 Poetry() 调用之后的 while 循环并行执行。相反，它将在控制流返回到消息循环时执行。或者，您可以使用Application.DoEvents() 显式发送消息以继续进行，尽管我不建议这样做。

附带说明，不要使用async void，而是使用async Task、more info。

Answer 3

当您调用异步例程时，这样做的目的是允许程序运行方法，同时仍允许调用例程、表单或应用程序继续响应用户输入（换句话说，继续正常执行）。 “await”关键字在使用它的点暂停执行，使用另一个线程运行任务，然后在线程完成时返回该行。

因此，在您的情况下，如果您希望主例程暂停，直到“诗歌”例程完成，您需要使用 await 关键字，如下所示：

void async Main()
{
   await Poetry();
   while (true)
   {
       Console.WriteLine("Outside, within Main.");
      Thread.Sleep(200);
   }
}

您还需要更改 Poetry 的定义以允许使用 await 关键字：

async Task Poetry()

因为这个问题真的让我很感兴趣，所以我继续写了一个可以实际编译的示例程序。只需创建一个新的控制台应用程序并将此示例粘贴进去。您可以看到使用“等待”与不使用它的结果。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        RunMain();

        // pause long enough for all async routines to complete (10 minutes)
        System.Threading.Thread.Sleep(10 * 60 * 1000);
    }

    private static async void RunMain()
    {
        // with await this will pause for poetry
        await Poetry();

        // without await this just runs
        // Poetry();

        for (int main = 0; main < 25; main++)
        {
            System.Threading.Thread.Sleep(10);
            Console.WriteLine("MAIN [" + main + "]");
        }
    }

    private static async Task Poetry()
    {
        await Task.Delay(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            Console.WriteLine("IN THE POETRY ROUTINE [" + i + "]");
            System.Threading.Thread.Sleep(10);
        }
    }
}

测试愉快！哦，你仍然可以阅读more information here。

Answer 4

我想在这里回答我自己的问题。

你们中的一些人给了我很好的答案，所有这些都帮助我更好地理解（并且被赞了）。可能没有人给我一个完整的答案，因为我没有提出完整的问题。无论如何，有人会遇到我的确切误解，我希望这是第一个答案（但我会建议在下面查看更多答案）。

因此，Task.Delay 使用Timer，它使用操作系统在 N 毫秒后触发事件。在这段时间之后创建了一个新的池线程，它基本上什么都不做。

await 关键字意味着在线程完成后（它几乎什么都不做）它应该继续执行 await 关键字之后的任何内容。

这里是同步上下文，如其他答案中所述。

如果没有这样的上下文，相同的新创建的池线程将继续运行等待之后的任何内容。

如果有同步上下文，新创建的池线程只会将等待之后的内容推送到同步上下文中。

为了它，这里有几点我没有意识到：

• async/await 没有做任何以前（从技术上讲）不可能的事情。只是可能非常笨拙。
• 它只是对某些 .NET 4.5 类的语言支持。
• 这很像收益回报。它可能会将您的方法分解为几个方法，甚至可能在后面生成一个类，并使用 BCL 中的一些方法，但仅此而已。

无论如何，我推荐阅读C# 5.0 In A Nutshell 的“并发与异步”一章。这对我帮助很大。很棒，而且实际上解释了整个故事。