【译】.NET 中的异步编程，使用 ValueTask 和 Task 的区别

小渣渣

使用 Task或Task类有一个我们在之前的文章中没有提到的性能瓶颈。简而言之，当结果立即可用时，这些类会导致不必要的分配。这意味着，即使结果已经可用， 也总是会创建一个新的Task或Task对象。现在，我们提到我们在之前的文章中使用的 async/await概念从 .NET 4.5 版本开始就已经存在。自 C# 7 以来，此功能已得到增强，即具有ValueTask结构的 .NET 4.7 版本，可以作为异步 函数的返回。

ValueTask 结构


ValueTask 结构于 2015 年首次出现在 corefxlab 存储库中。该存储库用于实验和探索可能会或可能不会进入主corefx存储库的新想法。Corefx 存储库是所有 .NET Core 基础库所在的存储库。它是由Stephen Taub 为 System.Threading.Tasks.Channels库开发和建议的。当时斯蒂芬提供了一个简短的解释：

corefxlab 库地址：https://github.com/dotnet/corefxlab

ValueTask是一个T和一个 Task 的有区别的并集，使得 ReadAsync 可以自由分配，以同步返回其可用的T值（与使用Task.FromResult不同，后者需要分配一个 Task 实例）。ValueTask 是可等待的，因此大多数实例的消耗与任务的消耗是无法区分的。

很多人看到了使用这种结构的好处 ，它作为 System.Threading.Tasks.Extensions  NuGet 包的一部分包含在 C#7 中。 因此，在我们深入研究 ValueTask 结构之前，让我们检查一下它用来解决的问题。由于 Task（Task） 是一个引用类型， 所以从异步方法返回 Task 对象意味着每次都在堆上分配它。这在许多情况下是必需的。

但是，在某些情况下， 异步方法会立即返回结果或同步完成。在这些情况下，这种分配是不必要的，并且可能在代码的性能关键部分变得昂贵。直到 .NET 4.7 版本，没有办法避免这种情况，因为异步方法必须返回 Task、  Task <T>或 void （最后一个通常不受欢迎）。在这个版本的 .NET 中，这是扩展的，这意味着异步方法可以返回任何类型，只要它具有可访问的 GetAwaiter 方法。 ValueTask 是这种类型的一个具体例子，它也被添加到这个版本中。

您可以浏览 corefx 存储库并查看 ValueTask 的完整实现，这里是我们感兴趣的 API 部分：

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作为一个结构，ValueTask 允许编写在同步运行时不分配内存的异步方法。async/await 概念的 API 一致性并没有以这种方式受到损害。除此之外，这种结构可以自行等待，使其易于使用。例如，如果我们运行这个简单的代码：

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在 MultiplyAsync方法中，我们正在模拟我们希望避免使用Task而只返回一个简单整数的情况。这是在方法的 if 语句中完成的，我们基本上是在检查传递的参数是否为零。问题是即使我们在if语句中的条件为真，上面的代码也会创建一个 Task 对象。我们这样解决这个问题：

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ValueTask 和 Task 之间权衡



如前所述，使用 ValueTask有两个主要好处：

• 性能改进
• 提高实施灵活性
  

那么，性能改进背后的数字是多少？观察这段代码：

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如果我们运行这段代码，执行 JIT 需要 120ns。现在，如果我们像这样用  ValueTask 替换 Task：

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使用 JIT，我们将获得 65ns 的执行时间。现在，确实由于Task.Delay 我们没有同步执行，但我们看到执行时间有所改进。

我们提到的另一个好处是增加了实现的灵活性。现在，这到底是什么意思？好吧， 应该同步的异步接口的实现将被迫使用 Task.Run 或 Task.FromResult。当然，这会导致我们之前讨论过的性能问题。当我们使用 ValueTask 时，我们更有可能在同步或异步实现之间进行选择。请记住，这可能表明如果您遇到这种情况，您的代码可能设计得不好。

例如观察这个接口：

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假设您想从这样的代码中调用它：

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因为我们在接口中使用了 ValueTask，所以该接口的实现可以是同步的也可以是异步的。我们可以获得这个好处，基本上可以跳过向IThing 添加一些处理同步行为的函数。通过这种方式使用这个界面要容易得多。这是上面接口的同步实现：

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这是同一接口的异步实现：

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但是，在使用 ValueTask 之前，我们必须考虑一些权衡 。很容易认为应该默认使用 ValueTask 而不是 Task ，当然不是这样。例如，尽管 ValueTask 在结果同步可用的情况下帮助我们避免了不必要的分配，但它也包含两个字段。

重要的是要记住这是我们在这里使用的结构，这意味着我们使用值类型及其所有负担。另一方面，Task 是一个只有一个字段的引用类型 。当您使用 ValueTask 时，我们有更多的数据需要处理和处理。如果在异步方法中等待此类方法，则该异步方法的状态机也会更大，因为存储整个结构通常比存储单个引用需要更多空间。

这就是为什么微软的人实际上建议使用 Task 或 Task 作为异步方法的默认返回类型 。只有在性能分析之后，才应该考虑改用 ValueTask。


总结

ValueTask 是 .NET 4.7 中引入的一种结构，它为我们在 .NET 中使用异步方法提供了很多可能性。然而，它并非没有代价。这对于同步执行的性能关键方法非常有用。使用它们我们可以避免分配不必要的对象。尽管如此，作为一种值类型，它还是带有值类型通常具有的所有问题。因此，我们可以从这种结构中获益，但我们必须谨慎。

原文地址：https://rubikscode.net/2018/06/11/asynchronous-programming-in-net-benefits-and-tradeoffs-of-using-valuetask/

飞鱼

又来学习学习。。

Zmoli775

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