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：

 1 public static async Task Test1()
 2 {
 3      await Task.CompletedTask;
 4      Thread.Sleep(1000);
 5      Console.WriteLine("Test1任务完成");
 6 }
 7 public static async Task Test2()
 8 {
 9      await Task.Delay(1);
10      Thread.Sleep(1000);
11      Console.WriteLine("Test2任务完成");
12 }
13 public static async Task Test3()
14 {
15      await Task.Yield();
16      Thread.Sleep(1000);
17      Console.WriteLine("Test3任务完成");
18 }
19 static void Main(string[] args)
20 {
21      Console.WriteLine(DateTime.Now);
22      _ = Test1();
23      Console.WriteLine(DateTime.Now);
24      Console.ReadLine();
25 }

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：

 1 public static async Task OP1()
 2 {
 3      while (true)
 4      {
 5          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
 6                                      //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
 7                                      //任务有执行的机会
 8          Console.WriteLine("OP1在执行");
 9          Thread.Sleep(1000);//模拟一些需要占用CPU的操作
10      }
11 }
12 public static async Task OP2()
13 {
14      while (true)
15      {
16          await Task.Yield();
17          Console.WriteLine("OP2在执行");
18          Thread.Sleep(1000);
19      }
20 }
21 static async Task Main(string[] args)
22 {
23      ThreadPool.SetMinThreads(1, 1);
24      ThreadPool.SetMaxThreads(1, 1);
25      //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()
26      var t = Task.Run(async () => 
27      {
28          var t1 = OP1();
29          var t2 = OP2();
30          await Task.WhenAll(t1, t2);
31      });
32      await t;
33      Console.ReadLine();
34 }

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：

1 public static async Task OP2()
2 {
3      while (true)
4      {
5          await Task.CompletedTask;//或者是直接去掉
6          Console.WriteLine($"OP2在执行 {DateTime.Now}");
7          Thread.Sleep(1000);
8      }
9 }

这样OP1()将永远不会有机会执行。

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