C# 实现你自己的异步方法

方更丰 · 发表于 2023-3-2 23:42:04

背景
最近在重构自己曾经的代码，具体需求是在Unity等待如一个模型动画，一段ui动画如下：

Await的目标
await的目标是一个可等待对象，而拥有GetAwaiter方法并且该方法拥有合适返回值的目标即可称为可等待对象（暂时你还不需要知道返回值需要符合什么规则，待会儿Studio会告诉你）
首先，我们通过一些简单的代码来模拟Unity的Slider，并且实现一个方法来模拟ui动画，然后在实例化它来看看效果

public class Slider
{
public void ValueTo(int value)
{
Task.Run(async () =>
{
Console.Write("HP: ");
for (int i = 0; i < value; i++)
{
await Task.Delay(350);
Console.Write("■");
}
Console.Write("\n");
});
}
}

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效果不错，现在你希望可以await slider.ValueTo 方法，而不是再通过使用回调函数传来传去来监听如动画是否结束
首先我们知道await的目标是一个拥有GetAwaiter方法的对象
简单点，我们令Slider本身是可等待的，也即我们需要在Slider上实现一个GetAwaiter方法，已知且其返回值有一定的限制，我们假设其返回值为SliderAwaiter

public class SliderAwaiter
{
}
public class Slider
{
public SliderAwaiter GetAwaiter()
{
SliderAwaiter awaiter = new SliderAwaiter();
return awaiter;
}
public Slider ValueToAsync(int value)
{
/*
* Task是可等待的，这里直接返回Task即可在这里达成我们的目标
* 但本文的主要讨论的是实现自己的异步方法
* 并且UI动画你可以以此法逃课，但播放动画就不好逃了
*/
Task.Run(async () =>
{
Console.Write("HP: ");
for (int i = 0; i < value; i++)
{
await Task.Delay(350);
Console.Write("■");
}
Console.Write("\n");
});
return this;
}
}

复制代码

当我们尝试在Main中直接await ValueToAsync方法时，编译器报错（“Program.SliderAwaiter”未包含“IsCompleted”的定义），我们进行修补。又报错（“Program.SliderAwaiter”不实现“INotifyCompletion”），继续修，最后一个报错（“Program.SliderAwaiter”未包含“GetResult”的定义），补上
经过修补，我们得到这样的SliderAwaiter

public class SliderAwaiter : INotifyCompletion
{
public bool IsCompleted => false;
public void OnCompleted(Action continuation)
{
}
public void GetResult() { }
}

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直接await ValueToAsync测试，发现Slider表现正常，但await并没有触发
这里暂时先直接告诉你答案，你需要手动触发OnCompleted传入的continuation来触发await后的代码
简单改造一下SliderAwaiter和Slider得到下面的代码

public class SliderAwaiter : INotifyCompletion
{
public bool IsCompleted => false;
public Action onFinish;
public void OnCompleted(Action continuation)
{
if (IsCompleted)
{
continuation?.Invoke();
onFinish?.Invoke();
}
else
{
onFinish += continuation;
}
}
/// <summary>
/// 手动触发 continuation
/// </summary>
public void ReportResult()
{
onFinish?.Invoke();
}
public void GetResult() { }
}
public class Slider
{
SliderAwaiter awaiter;
public SliderAwaiter GetAwaiter()
{
SliderAwaiter awaiter = new SliderAwaiter();
this.awaiter = awaiter;
return awaiter;
}
public Slider ValueToAsync(int value)
{
Task.Run(async () =>
{
Console.Write("HP: ");
for (int i = 0; i < value; i++)
{
await Task.Delay(350);
Console.Write("■");
}
Console.Write("\n");
awaiter?.ReportResult();
});
return this;
}
}

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在Main函数中测试一下，神奇的事情发生了， await后的代码成功且正确地执行了
你可能觉得有些奇妙，你只是手动触发了OnCompleted传入的后续操作（类似Task.ContinueWith）就成功触发了结束等待，你可能也会尝试在ReportResult中多次执行continuation，但await的后续代码依旧只执行一次
OnCompleted中的continuation是什么，它做了什么
了解他之前，你可能需要先了解await是如何运行的，首先你需要知道await的实现是基于状态机
简单点，我们把测试代码改的简单点

static async Task Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("before await");
await Task.Delay(500);
Console.WriteLine("after await");
Console.Read();
}

复制代码

然后通过dnSpy看看生成的中间语言是什么样的，从下图和标注你应该可以清晰地看出程序的整体走向

通过简单测试代码的中间语言我们了解了await的大致走向，那么回到最初的问题，continuation究竟做了什么
还原我们刚刚模拟Unity Slider的代码，继续借助dnSpy，二话不说找到ReportResult方法并且打上断点，看看他做了什么

是的！一进来就发现一个惊喜，第一步就跳转到一个叫做MoveNext的方法，最终经过一番闪转腾挪我们又回到了的状态机里！
我们可以通过手动执行continuation来手动触发我们自己的awaiter！
至此，你应该了解了如何实现自己的异步方法，并且它不用依赖Task， TaskCompletionSource

最后附上完整的测试代码，希望本片文章对你的异步之旅有所帮助

internal class Program
{
public class SliderAwaiter : INotifyCompletion
{
public bool IsCompleted => false;
public Action onFinish;
public void OnCompleted(Action continuation)
{
if (IsCompleted)
{
continuation?.Invoke();
onFinish?.Invoke();
}
else
{
onFinish += continuation;
}
}
/// <summary>
/// 手动触发 continuation
/// </summary>
public void ReportResult()
{
onFinish?.Invoke();
}
public void GetResult() { }
}
public class Slider
{
SliderAwaiter awaiter;
public SliderAwaiter GetAwaiter()
{
SliderAwaiter awaiter = new SliderAwaiter();
this.awaiter = awaiter;
return awaiter;
}
public Slider ValueToAsync(int value)
{
Task.Run(async () =>
{
Console.Write("HP: ");
for (int i = 0; i < value; i++)
{
await Task.Delay(350);
Console.Write("■");
}
Console.Write("\n");
awaiter?.ReportResult();
});
return this;
}
}
static async Task Main(string[] args)
{
Slider slider = new Slider();
Console.WriteLine("[ START ] PLAY UI_ANIMATION");
await slider.ValueToAsync(4);
Console.WriteLine("[ END ] PLAY UI_ANIMATION");
}

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来源:https://www.cnblogs.com/LaNashTT/archive/2023/03/02/17173471.html
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