面试题：async & await（C#）

async问： /关键词的用途是什么await？

这些关键字允许以同步方式编写异步非阻塞代码。

Task此功能由/Task<T>类或ValueTask/结构体实现ValueTask<T>。这些类型表示围绕可能异步执行的操作的抽象。

我们使用await关键字将任务具体化为结果值。包含该关键字的方法await必须使用async关键字标记。

问：异步编程和多线程编程有什么区别？

异步任务并不一定代表在单独的线程上执行。你可以将异步操作视为两个事件（开始和完成）的集合。

异步操作的一个很好的例子是从硬盘读取文件。为了读取文件的单个字节，操作系统会向驱动程序软件发出请求，驱动程序软件会指示硬盘通过移动机械磁头来定位到特定位置。移动磁头的过程是异步的，它不是在 CPU 上运行的操作，而是一个需要等待完成的物理任务。这是一种“纯”异步操作，可以用async/await模式表示。

也就是说，异步任务也可能表示在单独的线程上进行一些 CPU 密集型计算，但这是一个实现细节。当你想将执行委托给其他线程以避免阻塞调用线程，同时又将其伪装成异步操作时，这很有用。你可以调用 来实现Task.Run()。

总的来说，每个多线程执行都可以表示为异步操作，但并非每个异步操作都必须采用额外的线程。

问：它是如何工作的？

我们以下面的方法为例：

public async Task DoAsync()
{
    Console.WriteLine("Before await");

    await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1));

    Console.WriteLine("Between awaits");

    await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1));

    Console.WriteLine("After await");
}

从功能上讲，此代码的工作原理是将“Before await”打印到控制台，等待 1 秒，打印“Between awaits”，再次等待 1 秒，然后打印“After await”。

直到第一个方法之前的所有操作都await像普通方法一样同步执行。这意味着“Before await”将在调用此方法的同一上下文中打印。

接下来发生的事情是，我们使用静态辅助方法创建并运行一个新任务Task.Delay()。这是一个简单的任务，它不执行任何操作，并在指定的延迟后自动变为已完成状态。

当到达该await关键字时，运行时会将控制权返回给调用方法，该方法可能会或可能不会等待它。如果它等待，则再次发生相同的操作，将控制权依次返回给该方法的调用者，直到到达调用堆栈中不等待的方法（通常是消息循环线程上的事件处理程序）或同步实现任务的方法（例如控制台应用程序中的入口点）。

一旦任务完成（1 秒后），执行将返回到我们的方法，该方法将继续打印“Between awaits”。默认情况下，执行将在与开始执行此方法相同的上下文中继续进行。

然后，故事再次重复，运行并等待新任务，最终打印“After await”。在最后一条消息之后，执行将返回给调用者方法（如果它处于 awaited 状态DoAsync），以便它可以继续执行。

问：如果我们执行异步方法但不等待它会发生什么？

没什么特别的，任务所代表的操作将正常延续其生命周期，但结果不会被观察到。任务对象本身最终将被垃圾收集器回收。

请注意，我们还可以使用.ContinueWith()回调方式来处理结果。

问：如果异步方法中抛出异常会发生什么？

如果等待该方法，则异常将立即传播到调用方法，然后传播到该方法的调用者，依此类推，只要等待整个链。

否则，异常将被视为未观察到，这可能导致（在某些版本的框架中）应用程序在终结器处理任务后立即崩溃。

问：是否可以创建异步执行的 lambda？

是的。

var result = await new Func<Task>(async () => await Task.Delay(100));

问：当一个方法Task没有等待就返回时会发生什么？

例子：

public Task WaitAsync() => SomeOtherMethodAsync();

在这种情况下，如果在的异步部分中引发异常SomeOtherMethodAsync()，则该WaitAsync()方法将不会在堆栈跟踪中列出。

问：Task类型实现IDisposable，我们应该什么时候处理任务？

该Dispose()方法不应该手动调用，当您等待它或当它被 GC 回收时，任务将被自动处置。

问： 的目的是什么ConfigureAwait()？

默认情况下，等待的任务完成后，执行将在最初捕获的上下文中继续，即调用该方法的同一线程。您可以通过指定 来覆盖该行为ConfigureAwait(false)，表示执行可以在其他上下文中继续。

通常建议ConfigureAwait(false)尽可能使用它，因为它可以提供轻微的性能提升并有助于防止死锁。

问：为什么默认行为是在捕获的上下文上继续？

出于兼容性原因，在使用 Windows UI 和经典 ASP.NET 应用程序时存在一些限制。在前者中，您只能从主线程与控件交互；在后者中，您只能在处理请求的同一线程上提供响应，因此在捕获的上下文中继续执行至关重要。

Task问：和有什么区别ValueTask？

主要区别在于Task是类，而ValueTask是结构体。后者被添加到 BCL 中是为了减轻异步方法（这些方法通常同步返回结果，例如缓存结果）对垃圾收集器造成的不必要压力。您可以将 视为ValueTask的可区分联合Task或同步结果。最近，ValueTask也可以表示由 发出信号的结果ValueTaskSource。

问：与同步方法相比，使用异步方法的主要缺点是什么？

异步方法可能更难调试，尤其是因为异步方法抛出的异常难以读取堆栈跟踪。此外，在紧密循环中运行许多异步任务会给垃圾收集器带来压力。