.NET 4.5的async/await真是个神奇的东西，巧妙异常以致我不禁对其实现充满好奇，但一直难以窥探其门径。不意间读了此篇强文《Asynchronous Programming in C# using Iterators》，犹如醍醐灌顶，茅厕顿开，思路犹如尿崩。美玉不敢独享，故写此篇，将所学中一些思考与诸君共享，期抛砖引玉，擦出一些基情火花……
强文《Asynchronous Programming in C# using Iterators》出自大牛，大牛眼界高远。故文中所述较为简略，而文中所附代码亦较为晦涩，鄙人驽钝，反复阅读思考数十遍，方品出些味道。故本篇会对原文代码一个最简化的提取，再进行分析。
强文提到的用迭代器在C#中进行异步编程，最核心的思想就是通过yield return产生一个可IEnumerable<Asyncable>的集合，取出第一个Asyncable，执行Async方法并立即返回，将控制权交给上层调用方，同时Async方法在完成后会回调MoveNext继续遍历之前集合。(本篇提到的最底层的Async方法均是以Begin/End来实现，之前的随笔也说过async/await只是语法糖)
大概画了个草图意思一下，花了很久时间也没能画得特别清晰明了，请见谅，有好的想法还望赐教。
接下来我们根据具体的代码来分析，首先看一下Main方法。第一行是一个异步方法，我们期待的结果是第二行的输出在异步方法结束前执行。
static void Main(string[] args) { AsyncMethod("http://www.microsoft.com").Execute(); Console.WriteLine("我先执行，不等你了"); Console.ReadLine(); }
AsyncMethod方法返回了一个IEnumerable<IAsync>的集合，这里需要注意的是AsyncMethod方法的返回值其实是一个类似状态机的类对象，这个对象本身不会执行内部的代码语句，我们需要一个Execute方法来开始遍历运行这个集合里的代码语句。而AsyncMethod方法里的语句又根据yield return的个数来划分成块，每一次MoveNext方法其实是执行一块的代码。也就是说存在多少个yield return，就会有多少次回调。
static IEnumerable<IAsync> AsyncMethod(string url) { WebRequest req = HttpWebRequest.Create(url); Console.WriteLine("[{0}] starting", url); // asynchronously get the response from http server Async<WebResponse> response = req.GetResponseAsync(); yield return response; Console.WriteLine("[{0}] got response", url); Stream resp = response.Result.GetResponseStream(); foreach (var item in resp.ReadToEndAsync()) { yield return item; } Console.WriteLine("done"); }
GetResponseAsync方法看上去很简单，就是封装了一下Beginxx/Endxxx。为什么说看上去简单，后面会提到。AsyncPrimitive就是我们会接触到最底层的Asyncable对象了，本篇一切异步都是基于它来实现的。
public static Async<WebResponse> GetResponseAsync(this WebRequest req) { return new AsyncPrimitive<WebResponse>(req.BeginGetResponse, req.EndGetResponse); }
ReadToEndAsync和AsyncMethod方法一样，是建立在可返回Async<T>对象的已有Async方法的基础上。
public static IEnumerable<IAsync> ReadToEndAsync(this Stream stream) { MemoryStream ms = new MemoryStream(); int read = -1; while (read != 0) { byte[] buffer = new byte[512]; Async<int> count = stream.ReadAsync(buffer, 0, 512); yield return count; Console.WriteLine("[{0}] got data: {1}", "url", count.Result); ms.Write(buffer, 0, count.Result); read = count.Result; } }
ReadAsync同样是通过Beginxxx/Endxxx来实现异步。他和GetResponseAsync一样是建立在AsyncPrimitive对象上的Async方法。
public static Async<int> ReadAsync(this Stream stream, byte[] buffer, int offset, int count) { return new AsyncPrimitive<int>( (callback, st) => stream.BeginRead(buffer, offset, count, callback, st), stream.EndRead); }
下面让我们重点来看一下AsyncPrimitive类，你可能已经发现这个类和Task<T>.Factory.FromAsync方法有点相似。可是如果让自己来实现，怕不是想象的那么简单。
public class AsyncPrimitive<T> : Async<T> { Action<Action<T>> func; public AsyncPrimitive(Func<AsyncCallback, object, IAsyncResult> begin, Func<IAsyncResult, T> end) { this.func = (cont) => begin(delegate(IAsyncResult res) { cont(end(res)); }, null); } public override void ExecuteStep(Action cont) { func((res) => { result = res; completed = true; cont(); }); } }
完全由委托、匿名方法和lambda表达式组成的类。在ExecuteStep被调用前，它不会做任何事情，仅仅是构建了一个Action<Action<T>>的委托。那么分析这个类才是本篇最主要的目的，但难点在于这货不是三言两语就能说清楚的，鄙人在晕乎了很久很久以后，将该类翻译如下，去除了所有的匿名方法和lambda表达式。看明白了这个类，就明白了通过迭代器是如何实现异步的。
public class AsyncPrimitive<T> : Async<T> { Action<Action<T>> func; public AsyncPrimitive(Func<AsyncCallback, object, IAsyncResult> begin, Func<IAsyncResult, T> end) { this.Begin = begin; this.End = end; this.func = this.ActionActionT; } Func<IAsyncResult, T> End { get; set; } Func<AsyncCallback, object, IAsyncResult> Begin { get; set; } Action<T> RunInCallback { get; set; } Action ActionOuter {get;set;} private void Callback(IAsyncResult ar) { this.RunInCallback(this.End(ar)); } private void ActionActionT(Action<T> cont) { this.RunInCallback = cont; this.Begin(this.Callback, null); } private void ActionT(T res) { this.result = res; this.completed = true; this.ActionOuter(); } public override void ExecuteStep(Action cont) { this.ActionOuter = cont; this.func(this.ActionT); } }
直观的就可以感觉到lambda帮助我们省略了多少代码，在简洁的同时，也增加了些许理解的难度。代码就是最好的注释，我实在没信心去用文字描述这个类如何工作。
最后补充Execute方法，这个方法真正的开始执行Async方法，大体思路就是遍历集合，但不是通过while循环，而是通过callback来执行下一个MoveNext。
public static void Execute(this IEnumerable<IAsync> async) { AsyncExtensions.Run(async.GetEnumerator()); } internal static void Run(IEnumerator<IAsync> en) { if (!en.MoveNext()) return; en.Current.ExecuteStep (() => AsyncExtensions.Run(en)); }
附上可运行的工程供调试用。原文链接开头已给出，原文中也给出了原文代码的下载。推荐都下载比对着看，可能会更有帮助。
本篇也是初写的时候信心满满，不知道被各位吐槽后会是怎样一副情景……之后还应该还会有第二篇，也许是明天，也许是明年……