Task.Run(), Task.Factory.StartNew() 和 New Task() 的行為不一致分析

yonlin發表於2022-07-01

重現

在 .Net5 平臺下，建立一個控制檯程式，注意控制檯程式的Main()方法如下：

static async Task Main(string[] args)

方法的主體非常簡單，使用Task.Run建立一個立即執行的Task，在其內部不斷輸出執行緒id，直到手動關閉程式，程式碼如下：
程式碼片段1

點選檢視程式碼 
static async Task Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("主執行緒執行緒id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    await Task.Run(async () =>
    {
        while (true)
        {
            Console.WriteLine("Fuck World! 執行緒id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            await Task.Delay(2000);
            Console.WriteLine("執行緒id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        }
    });
}

這段程式碼如期執行，並且不需要在程式末尾使用Console.ReadLine()控制程式不停止。

但是如果我們使用Task.Factory.StartNew()替換Task.Run()的話，程式就會一閃而過，立即退出。

如果使用New Task()建立的話，如下程式碼所示：
程式碼片段2

點選檢視程式碼 
var t = new Task(async () =>
 {
     while (true)
     {
         Console.WriteLine("Fuck World!執行緒：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
         await Task.Delay(2000);
         Console.WriteLine("執行緒id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     }
 });
t.Start();
await t;

程式依然一閃而過，立即退出。

分析

首先分析下 Task.Run()和Task.Factory.StartNew()。

我們將 async 標記的λ表示式當作引數傳入後，編譯器會將λ表示式對映為Func<Task>或者Func<Task<TResult>>委託，本示例中因為沒有返回值，所以對映為Func<Task>。

如果我們用F12考察 Task.Run()和Task.Factory.StartNew()在入參為Func<TResult>的情況下的返回值型別的話，會發現他們兩者的返回型別都是Task<TResult>。但是在示例中，你會發現，返回值是不一樣的。Task.Run(async () ...) 的返回型別是Task，而Task.Factory.StartNew(async () ...) 的返回型別是Task<Task>。

所以，我們在 await Task.Factory.StartNew(async () ...) 的時候，其實是在await Task<Task>， 其結果，依然是一個Task。既然如此，想達到和await Task.Run(async () ...)的效果就非常簡單了，只需要再加一個await，即await await Task.Factory.StartNew(async () ...)。讀者可自行嘗試。

這兩個方法行為的差異，可以從原始碼中找到原因：

image

Task.Run的內部進行了Unwrap，把Task<Task>外層的Task拆掉了。UnWrap()方法是存在的，可以直接呼叫，即Task.Factory.StartNew(async () ...).Unwrap()，呼叫後的結果就是Task。所以await await Task.Factory.StartNew(async () ...)與await Task.Factory.StartNew(async () ...).Unwrap()的結果是一致的。在這一點上，Unwrap()的作用與await的作用一樣。
也即：await Task.Run(async () ...) == await await Task.Factory.StartNew(async () ...) == await Task.Factory.StartNew(async () ...).Unwrap()。

接下來考察下New Task()的形式。在程式碼片段2中，雖然呼叫了await t，但是程式碼並沒有如期執行，而是一閃而過，程式退出。其實，傳入的引數雖然與之前的一致，但是編譯器並沒有把引數對映為Func<Task>，而是對映為了Action()，也就是並沒有返回值。t.Start()的結果，就是讓那個Action()開始執行，隨後，Task 執行完畢，await t也就瞬間完成，沒有任何結果——因為Action()是沒有返回值的。在這段程式碼當中，Action()其實執行在一個後臺執行緒中，如果在主執行緒上使用Thread.Sleep(10000)後，會發現控制檯一直在輸出內容。

如果想要以New的方式建立Task的例項實現同樣的輸出效果，做一下小的改動就可以了，如下所示：
程式碼片段3

點選檢視程式碼 
 var t = new Task<Task>(async () =>
 {
     while (true)
     {
         Console.WriteLine("Fuck World!執行緒：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
         await Task.Delay(2000);
         Console.WriteLine("執行緒id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     }
 });

 t.Start();
 await await t;

將New Task(async ()...)改為Nwe Task<Task>(async ()...)就可以了，這樣λ表示式async ()...就會對映為Func<Task>，滿足了我們非同步的需求。

參考

Task原始碼：https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Threading/Tasks/Task.cs

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