• 代码是同步完成还是异步完成和返回值是Task还是ValueTask有关系吗?
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有个好哥哥说他遇到循环代码死循环的问题,所以仔细的研究了一下,于是发现了关于同步完成和异步完成的区别。
什么是死循环
比如,长这个样子
[Test]
public void EndlessLoop()
{
    Yanjia_foRever_niCE();
    Console.WriteLine("nice end"); // it will never reach here
return;

void Yanjia_foRever_niCE()
    {
do
        {
            Thread.Sleep(100); // some code running synchronously
            Console.WriteLine("严架 nice");
        } while (GetBool());
return;
bool GetBool()
        {
return true;
        }
    }
}
❌ 这段代码一但开始运行,将不会结束,也不会打印 nice end。 因为 Yanjia_foRever_niCE 这个方法是一个死循环,永远不会结束。
那如果 比如,长这个样子
[Test]
public void EndlessLoopWithSyncCompletion()
{
    Yanjia_foRever_niCE();
    Console.WriteLine("nice end"); // it will never reach here
return;

async Task Yanjia_foRever_niCE()
    {
do
        {
            Thread.Sleep(100); // some code running synchronously
            Console.WriteLine("严架 nice");
        } while (await GetBoolAsync());

return;
Task<bool> GetBoolAsync()
        {
return Task.FromResult(true);
        }
    }
}
❌ 这个代码,看起来用了 Task 但是依然是一个死循环。因为 GetBoolAsync 返回的是一个 Task,但它是一个同步完成的 Task。所有的操作都会在当前线程完成,不会切换到其他线程。

聪明的宝宝已经想到了可以加上 async await
比如,长这个样子
[Test]
public void EndlessLoopWithSyncCompletion2()
{
    Yanjia_foRever_niCE();
    Console.WriteLine("nice end"); // it will never reach here
return;

async Task Yanjia_foRever_niCE()
    {
do
        {
            Thread.Sleep(100); // some code running synchronously
            Console.WriteLine("严架 nice");
        } while (await GetBoolAsync());

return;

async Task<bool> GetBoolAsync()
        {
return true;
        }
    }
}
❌ 但实际上,没有任何卵用,因为 GetBoolAsync 本质依然是一个同步完成的 Task。所有的操作都会在当前线程完成,不会切换到其他线程。 并且实际上会触发编译器警告,乖宝宝可不要这样写哟。但是我用 await Task.FromResult(true) 很开心,
比如,长这个样子
[Test]
public void EndlessLoopWithSyncCompletion3()
{
    Yanjia_foRever_niCE();
    Console.WriteLine("nice end"); // it will never reach here
return;

async Task Yanjia_foRever_niCE()
    {
do
        {
            Thread.Sleep(100); // some code running synchronously
            Console.WriteLine("严架 nice");
        } while (await GetBoolAsync());

return;
async Task<bool> GetBoolAsync()
        {
return await Task.FromResult(true);
        }
    }
}
❌ 确实曾经有好哥哥这么写过代码,但是实际上 await Task.FromResult(true) 依然是一个同步完成的 Task。 async 和 await 是不会改变 Task 的完成方式的。 它是同步完成,就一直都是同步完成。当然这样写还有一个好处就是可以略微增加代码量 XD。

真的异步才行
比如,长这个样子
[Test]
public void EndlessLoopWithAsyncCompletion()
{
    Yanjia_foRever_niCE();
    Console.WriteLine("nice end"); // it will reach here
return;

async Task Yanjia_foRever_niCE()
    {
do
        {
            Thread.Sleep(100); // some code running synchronously
            Console.WriteLine("严架 nice");
        } while (await GetBoolAsync());

return;

async Task<bool> GetBoolAsync()
        {
await Task.Delay(100);
return true;
        }
    }
}
✅ 这段代码就可以正常结束了,因为 GetBoolAsync 返回的是一个异步完成的 Task。其中的 await Task.Delay(100) 会真的触发异步完成。从而导致 Yanjia_foRever_niCE 由于没有 await 而直接推进到 nice end 这行代码。

有人好奇 ValueTask 会怎么样
实际上上面所有的 Task 换成 ValueTask 都是一样的。比如
ValueTask<bool> GetBoolAsync() // ❌
{
return ValueTask.FromResult(true);
}

async ValueTask<bool> GetBoolAsync() // ❌
{
return true;
}

async ValueTask<bool> GetBoolAsync() // ❌
{
return await ValueTask.FromResult(true);
}

async ValueTask<bool> GetBoolAsync() // ✅
{
await Task.Delay(100);
return true;
}
这些代码产生的效果和上面所有的 Task 代码是一样的。也就是 ValueTask 也不会影响这段代码是同步完成还是异步完成。

其实一开始是因为一个 Timer
.NET6 中的 PeriodicTimer 是一个定时器,它的 WaitForNextTickAsync 方法是一个返回 ValueTask<bool> 的方法。它有一个很合理但是可能有时候注意不到的地方,就是计时是从创建实例开始的,而不是从调用 WaitForNextTickAsync 开始的。比如下面这段代码:
[Test]
public void EndlessLoopWithSyncCompletion()
{
var timer = new PeriodicTimer(TimeSpan.FromSeconds(0.01));
    Yanjia_foRever_niCE();
    Console.WriteLine("nice end"); // it will never reach here
return;

async Task Yanjia_foRever_niCE()
    {
do
        {
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5)); // some code running synchronously
            Console.WriteLine("严架 nice");
        } while (await GetBoolAsync());

return;
ValueTask<bool> GetBoolAsync()
        {
return timer.WaitForNextTickAsync();
        }
    }
}
这段代码中, timer 的创建时间是 0.01 秒,而 Thread.Sleep 的时间是 0.5 秒。这也就意味者,在每次进入 GetBoolAsync 方法时, timer 早就已经到了下一个 tick 的时间了。所以这个时候 timer.WaitForNextTickAsync() 返回的就是一个同步完成的 ValueTask。因为它是一个同步完成的 ValueTask,所以 await 也不会切换到其他线程。从而就导致了死循环。

而,如果将 timer 的创建时间改成 1 秒,那么当 Thread.Sleep 结束时, timer 的 tick 还没有到达,所以 timer.WaitForNextTickAsync() 返回的就是一个异步完成的 ValueTask。这时候 await GetBoolAsync() 就会切换到调度器上,从而导致 Yanjia_foRever_niCE 结束,打印 nice end。这就是一开始好哥哥遇到的问题。

总结
代码是同步完成还是异步完成,和返回值是 Task 还是 ValueTask 没有关系,和有没有 async/await 也没有关系。它只与实现的代码究竟有没有真异步操作有关。
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