一个高频问题：异步操作会创建线程吗？
这个问题在微信上被别人问过好多次，想来想去觉得有必要统一解答下，先说下我的答案：可能会，也有可能不会。
要想寻找答案，需要从 异步处理 的底层框架说起。
一：异步底层是什么
异步 从设计层面上来说它就是一个 发布订阅者 模式，毕竟它的底层用到了 端口完成队列，可以从 IO完成端口内核对象 所提供的三个方法中有所体现。
- CreateIoCompletionPort
可以粗看下签名：
HANDLE WINAPI CreateIoCompletionPort(
_In_ HANDLE FileHandle,
_In_opt_ HANDLE ExistingCompletionPort,
_In_ ULONG_PTR CompletionKey,
_In_ DWORD NumberOfConcurrentThreads
);
这个方法主要是将 文件句柄 和 IO完成端口内核对象 进行绑定，其中的 NumberOfConcurrentThreads 表示完成端口最多允许 running 的线程上限。
- PostQueuedCompletionStatus
再看签名：
BOOL WINAPI PostQueuedCompletionStatus(
_In_ HANDLE CompletionPort,
_In_ DWORD dwNumberOfBytesTransferred,
_In_ ULONG_PTR dwCompletionKey,
_In_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped
);
这个函数的作用就是将一个 包 通过 内核对象 丢给 驱动设备程序 ，由后者与硬件交互，比如文件。
- GetQueuedCompletionStatus
看签名：
BOOL GetQueuedCompletionStatus(
[in] HANDLE CompletionPort,
LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
[out] PULONG_PTR lpCompletionKey,
[out] LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
[in] DWORD dwMilliseconds
);
这个方法尝试从 IO完成端口内核对象 中提取 IO 包，如果没有提取到，那么就会无限期等待，直到提取为止。
对上面三个方法有了概念之后，接下来看下结构图：
这张图非常言简意赅，不过只画了 端口完成队列, 其实还有三个与IO线程有关的队列，分别为：等待线程队列， 已释放队列, 已暂停队列，接下来我们稍微解读一下。
当 线程t1 调用 GetQueuedCompletionStatus 时，假使此刻 任务队列q1 无任务， 那么 t1 会卡住并自动进去 等待线程队列 ，当某个时刻 q1 进了任务（由驱动程序投递的），此时操作系统会将 t1 激活来提取 q1 的任务执行，同时将 t1 送到已释放队列中。
这个时候就有两条路了。
- 遇到 Sleep 或者 lock 情况。
如果 t1 在执行的时候，遇到了 Sleep 或者 lock 锁时需要被迫停止，此时系统会将 t1 线程送到 已暂停线程队列 中，如果都 sleep 了，那 NumberOfConcurrentThreads 就会变为 0 ，此时就会遇到无人可用的情况，那怎么办呢？只能让系统从 线程池 中申请更多的线程来从 q1 队列中提取任务，当某个时刻， 已暂停线程队列 中的线程激活，那么它又回到了 已释放队列 中继续执行任务，当任务执行完之后，再次调用 GetQueuedCompletionStatus 方法进去 等待线程队列。
当然这里有一个问题，某一个时刻 等待线程队列 中的线程数会暂时性的超过 NumberOfConcurrentThreads 值，不过问题也不大。
说了这么多理论是不是有点懵， 没关系，接下来我结合 windbg 和 coreclr 源码一起看下。
以我的机器来说，IO完成端口内核对象 默认最多允许 12 个 running 线程，当遇到 sleep 时看看会不会突破 12 的限制，上代码：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
for (int i = 0; i < 2000; i++)
{
Task.Run(async () =>
{
await GetString();
});
}
Console.ReadLine();
}
public static int counter = 0;
static async Task<string> GetString()
{
var httpClient = new HttpClient();
var str = await httpClient.GetStringAsync("http://cnblogs.com");
Console.WriteLine($"counter={++counter}, 线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},str.length={str.Length}");
Thread.Sleep(1000000);
return str;
}
}
从图中看，已经破掉了 12 的限制，那是不是 30 呢？ 可以用 windbg 帮忙确认一下。
0:059> !tp
CPU utilization: 3%
Worker Thread: Total: 13 Running: 0 Idle: 13 MaxLimit: 2047 MinLimit: 12
Work Request in Queue: 0
--------------------------------------
Number of Timers: 1
--------------------------------------
Completion Port Thread:Total: 30 Free: 0 MaxFree: 24 CurrentLimit: 30 MaxLimit: 1000 MinLimit: 12
从最后一行看，没毛病， IO完成端口线程 确实是 30 个。
在这种情况，异步操作一定会创建线程来处理
- 遇到耗时操作
所谓的耗时操作，大体上是大量的序列化，复杂计算等等，这里我就用 while(true) 模拟，因为所有线程都没有遇到暂停事件，所以理论上不会突破 12 的限制，接下来稍微修改一下 GetString() 方法。
static async Task<string> GetString()
{
var httpClient = new HttpClient();
var str = await httpClient.GetStringAsync("http://cnblogs.com");
Console.WriteLine($"counter={++counter},时间:{DateTime.Now}, 线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},str.length={str.Length}");
while (true) { }
return str;
}
对比图中的时间，过了30s也无法突破 12 的限制，毕竟这些线程都是 running 状态并都在 已释放队列中，这也就造成了所谓的 请求无响应 的尴尬情况。
二：直面问题
如果明白了上面我所说的，那么 异步操作会不会创建线程 ？ 问题，我的答案是 有可能会也有可能不会，具体还是取决于上面提到了两种 callback 逻辑。
