C# 异步编程面试关键点解析

C#面试题涵盖了async/await、Task状态机、await的工作原理、Task与Thread的区别以及yield关键字的使用。 1. **async/await 编译方式** async函数在C#中是一种异步编程模式，它会在编译时转换为状态机。当一个函数前加上async修饰符，编译器会将整个函数体转化为一个状态机实例，用于跟踪异步操作的进度。每个await表达式会被编译成一个状态标记，控制着异步流程的执行顺序。 2. **Task状态机实现与工作机制** Task状态机基于ContinuationPassingStyle（CPS）的概念，它会： - 将所有函数内的局部变量封装到一个隐藏的状态机类中作为闭包。 - 将每个await表达式转换为一个状态号，每个await对应一个独立的状态。 - 完成一个状态后，通过调用状态机的MoveNext方法，传入下一个状态号，继续执行。 - MoveNext方法处理线程调度和异常处理，确保异步操作的正确进行。 3. **await的作用与原理** await关键字主要负责在异步操作未完成时挂起当前方法，让出控制权。它调用Task的GetAwaiter().UnsafeOnCompleted(Action)来注册回调，并指定下一个状态。在任务完成后，控制流会恢复到await后面的代码。与GetResult()不同，await不会阻塞当前线程，而是允许线程在等待期间执行其他工作。而GetResult()会阻塞直到任务完成，且通常不涉及状态机的创建。 4. **Task与Thread的区别** Task和Thread虽然都可以用于多线程执行，但Task更现代且灵活。Task是.NET 4.5引入的，它支持async/await语法，可以利用线程池提高效率，还可以在UI上下文中自动恢复，提供更好的并发控制和管理API。Thread则直接代表一个操作系统线程，创建和销毁线程的成本较高，且管理起来相对复杂。 5. **yield的作用** yield关键字与IEnumerable<T>接口配合使用，实现迭代器，允许在一个方法内多次返回值，而不是一次性返回所有结果。这实质上也是一个状态机，使得在执行过程中可以暂停和恢复。与async/await类似，yield使得代码更加简洁和易于理解。在其他语言中，如C++、Java和ES6，类似的功能称为生成器（generator）。 这些面试题考察了C#中的核心异步编程概念和多线程理解，对于开发者来说，熟练掌握这些知识点是至关重要的，因为它们在实际开发中广泛使用。