C# async/await深度解析：面试题+原理与区别

C# 19道面试题涉及了多个关键知识点，包括异步编程模型、Task和线程的差异以及yield的关键作用。以下是详细解析： 1. **Async函数的编译方式与Task状态机** C#的`async`关键字用于标记函数为异步，它实际上编译成了状态机模型。编译过程如下： - 异步函数被转换为包含状态机逻辑的隐藏类，其中包含局部变量的闭包。 - `await`关键字被展开为状态转移，每个await对应一个状态号。 - 状态机通过`MoveNext`方法按顺序执行，当遇到await时，暂停当前线程，切换到回调函数处理异步任务，再继续执行。 - 异步操作可能在线程池、单独线程或主线程上执行，`await`与`GetResult()`的主要区别在于线程管理和阻塞行为。 2. **Task状态机的实现与工作机制** Task是.NET中的一个重要概念，它代表一个异步操作的结果。Task状态机基于CPS（Continuation Passing Style）工作，包含以下步骤： - 创建一个隐藏的状态机类，存储局部变量的闭包。 - await表达式被转换为状态转移，每一步对应一个状态。 - MoveNext方法根据状态执行相应操作，处理线程调度和异常情况。 - 当await的Task在其他线程完成时，主线程会被释放，等待回调。 3. **await的作用和原理与GetResult()的对比** `await`通过`Task.GetAwaiter().UnsafeOnCompleted`将任务的完成通知状态机，切换到下个状态。`GetResult()`则是在当前线程阻塞等待任务完成，不释放主线程。Task不一定总在新线程上执行，这时两者仅影响是否创建状态机，而非线程调度。 4. **Task与Thread的区别** Task和Thread都可以用来实现多线程，但Task更现代且功能更强大： - Task引入于.NET 4.5，支持async/await编程模型，可以利用线程池，灵活选择执行策略。 - 在UI编程中，Task能自动回到UI线程，简化并发管理。 - Task提供了更多的API来协调和管理多个任务，推荐使用Task进行异步编程。 5. **yield的作用与实现** `yield`配合`IEnumerable<T>`用于生成器，允许函数多次返回值（非递归）。它与async/await类似，也是一种隐式的状态机。不使用yield时，需显式实现`GetEnumerator<T>`方法，确保代码可重入。与C++/Java/ES6中的yield不同，C#的yield更注重简洁和易用性。 这些知识点涵盖了C#中的核心异步编程概念，面试时考察了应聘者对现代C#特性及其实际应用的理解。