Async/await в C#: концепция, внутреннее устройство, полезные приемы

Как-то довелось наблюдать код веб-приложения, где каждый асинхронный вызов был украшен сие ускорителем. Это не имеет никакого эффекта, кроме визуального отвращения. Стандартное веб-приложение ASP.NET Core не имеет каких-то уникальных контекстов (если вы их сами не напишете, конечно).

Если асинхронная операция к этому моменту завершена, то выполнение продолжается синхронно, в том же потоке.

При работе с асинхронностью мы оперируем задачами. Это совсем не то же самое, что поток. Одна задача может выполняться многими потоками, а один поток может выполнять много задач.

Вы не могли бы немного пpояснить вашу терминологию? То есть я правильно понимаю что под "потоком" в вашей статье подразумевается thread? И если да, то как абстрактное понятие или конкретно "System.Threading.Thread"?

Насчет "Task.Factory.StartNew(action, TaskCreationOptions.LongRunning)" — бессмысленно, если внутри задачи будут использоваться await.

Объект ожидания должен реализовать интерфейс INotifyCompletion, который обязывает реализовать метод void OnCompleted(Action continuation). Также он должен иметь экземплярные свойство bool IsCompleted, метод void GetResult(). Может быть как структурой, так и классом.

    class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            var pow = await 3;
            Console.WriteLine(pow);
        }       
    }

    public static class WeirdExtensions
    {
        public static AnyTypeAwaiter GetAwaiter(this int number) 
             => new AnyTypeAwaiter(number);

        public class AnyTypeAwaiter : INotifyCompletion
        {
            private readonly int _number;
            public bool IsCompleted => false;

            public AnyTypeAwaiter(int number)
            {
                _number = number;
            }
     
            public void OnCompleted(Action continuation)
            {
                continuation();
            }

            public int GetResult()
            {
                return _number * _number;
            }
        }
    }

Если говорить без углубления в системные вызовы, то существует такая структура Overlapped. В ней есть важное нам поле — HANDLE hEvent.

Конкретно в данном случае это поле совершенно неважное. Оно нужно для блокирующего ожидания завершения ввода-вывода, и совершенно не подходит для асинхронного случая.

Правильный механизм, через который происходит асинхронный ввод-вывод — это IOCP, порты завершения ввода-вывода.

Если интересует реализация, то первый нетривиальный код находится тут:

RandomAccess.QueueAsyncReadFile

Первой же строчкой он вызывает (через несколько посредников) ThreadPool.BindHandle, который уходит либо в нативный BindIOCompletionCallbackNative, либо в управляемый PortableThreadPool.RegisterForIOCompletionNotifications. В любом случае всё заканчивается вызовом CreateIoCompletionPort.