C#中关于Task.Yeild()的探究

      在与同事讨论async/await内部实现的时候，突然想到Task.Yeild()这个函数，为什么呢，了解一点C#async/await内部机制的都知道，在await一个异步任务（函数）的时候，它会先判断该Task是否已经完成，如果已经完成，则继续执行下去，不会返回到调用方，原因是尽量避免线程切换，因为await后面部分的代码很可能是另一个不同的线程执行，而Task.Yeild()则可以强制回到调用方，或者说主动让出执行权，给其他Task执行的机会，可以把Task理解为协程，Task.Yeild()和Thread.sleep(0)有点相同。

      为了证明我的结论成立，请看代码：

public static async Task Test1()
{
     await Task.CompletedTask;
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine("Test1任务完成");
}
public static async Task Test2()
{
     await Task.Delay(1);
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine("Test2任务完成");
}
public static async Task Test3()
{
     await Task.Yield();
     Thread.Sleep(1000);
     Console.WriteLine("Test3任务完成");
}
static void Main(string[] args)
{
     Console.WriteLine(DateTime.Now);
     _ = Test1();
     Console.WriteLine(DateTime.Now);
     Console.ReadLine();
}

 

      按照开头的理论，Test1()异步函数由于await了一个已经完成的任务，所以会继续往下执行，阻塞1秒钟，然后回到调用方，打印的时间之差会相隔一秒。

      Test2()异步函数由于await了一个未完成的任务（1ms对于CPU来说是很长的了），所以会返回调用方，然后打印相同的时间，一秒钟之后会打印执行完毕。

      Test3()调用了Task.Yeild()函数，主动让出执行权，所以会直接返回调用方，然后打印相同的时间，一秒之后会打印执行完毕。

      可以看到，开头的结论是正确的。那么，有什么意义呢？Yeild的意思在这里其实就是退让，让出的意思，让出什么呢？就是让出执行权，这与Thread.sleep(0)让出CPU执行权给其他线程（前提是有其他线程竞争）有机会执行是一个道理。

      请看我的例子：

public static async Task OP1()
{
     while (true)
     {
         await Task.Yield();//这里会捕捉同步上下文，由于是控制台程序，没有同步上下文，所以默认的线程池任务调度器变成同步上下文
                                     //也就是说后面的代码将会在线程池上执行，由于线程池工作线程数量设置为1，所以必须主动让出执行权，让其他的
                                     //任务有执行的机会
         Console.WriteLine("OP1在执行");
         Thread.Sleep(1000);//模拟一些需要占用CPU的操作
     }
}
public static async Task OP2()
{
     while (true)
     {
         await Task.Yield();
         Console.WriteLine("OP2在执行");
         Thread.Sleep(1000);
     }
}
static async Task Main(string[] args)
{
     ThreadPool.SetMinThreads(1, 1);
     ThreadPool.SetMaxThreads(1, 1);
     //Task.Run()方法默认使用线程池任务调度器执行任务，由于主线程不是线程池线程，所以使用Task.Run()
     var t = Task.Run(async () => 
     {
         var t1 = OP1();
         var t2 = OP2();
         await Task.WhenAll(t1, t2);
     });
     await t;
     Console.ReadLine();
}

 

      可以看出OP1()和OP2()两个协程（Task）互相争用一个线程（用户模式下的CPU），如果不主动让出执行权，另一个协程（Task）将不会有机会执行。

      例如：

public static async Task OP2()
{
     while (true)
     {
         await Task.CompletedTask;//或者是直接去掉
         Console.WriteLine($"OP2在执行 {DateTime.Now}");
         Thread.Sleep(1000);
     }
}

 

      这样OP1()将永远不会有机会执行。