C#中async/await之线程上下文工作原理

首先让我们来了解一下async/await在C#中的基本概念和原理。

什么是async/await?

async/await是C#中异步编程的关键字，是一种改进了的异步编程模型。它基于任务(Task)和协程(Coroutine)，通过简明的语法糖，使得异步编程变得更加易于理解和使用。

它的核心思想是将异步操作打包成一个任务(Task)，在需要时使用await关键字暂停当前线程，等待该任务执行完成后再继续执行下面的代码。

异步/同步上下文

在C#中，异步代码和同步代码运行在不同的上下文中，异步操作将在一些特定的上下文中运行，比如UI线程、ASP.NET线程等，这些上下文被称为SynchronizationContext。同步代码的上下文是线程池或者 ThreadPool。

异步/同步上下文的切换机制大大影响了程序的性能和质量。如果上下文切换的代价太高，异步编程的优势就无法体现。

await的工作原理

当程序遇到一个await关键字的时候，它会将当前状态保存下来，并将控制流递交给SynchronizationContext，当异步任务完成后，SynchronizationContext会通知程序，将保存的状态恢复并执行下面的代码。

此处也需要注意：在异步任务完成后，它应该是运行在另一个上下文中，即异步上下文，为了确保这个异步任务在异步上下文中运行，开发者需要在异步操作函数最开始加上ConfigureAwait(false)。

示例说明

下面演示一下async/await在C#中的应用，这里我们使用一个简单的例子，获取指定url的html内容。

public async Task<string> GetHtmlAsync(string url)
{
    using (var httpClient = new HttpClient())
    {
        var html = await httpClient.GetStringAsync(url).ConfigureAwait(false);
        return html;
    }
}

在这个代码片段中，我们生成一个HttpClient实例，调用GetStringAsync方法获取目标url的html内容，并在字符串后面加上ConfigureAwait(false)。在这里ConfigureAwait(false)的作用是告诉程序，这个异步操作不需要回到原本的上下文中去。

下面我们在Console程序里面调用该方法，观察异步线程上下文的切换。

static async Task Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine($"Main Start,ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");

    var html = await GetHtmlAsync("https://www.baidu.com");
    Console.WriteLine($"Html length: {html.Length},ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");

    Console.WriteLine("Main End");
}

在这个代码片段中，我们使用await关键字调用GetHtmlAsync异步方法，观察在await后面的代码在哪个线程上执行。我们可以看到，在GetHtmlAsync方法中的await后面的代码运行在了不同的线程上。

通过上述示例，我们可以了解到async/await在C#中的工作机制和应用场景，更多线程相关知识可以参考C#官方文档，深入了解异步编程。