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理解 C# 中的 ValueTask

admin
2024年8月6日 1:4 本文热度 669

引言
在 .NET 编程中,异步编程是一种常见的做法,它可以帮助我们提高应用程序的响应性和性能。从 .NET Framework 4 开始,`Task` 类成为了异步编程的核心。然而,随着 .NET Core 2.0 的引入,`ValueTask` 作为一种新的类型,为我们提供了一种更轻量级的异步编程方式。本文将深入探讨 `ValueTask` 的原理和使用方式,并通过代码示例展示其在实际开发中的应用。

`Task` 类是在 .NET Framework 4 中引入的,它表示一个异步操作的完成。`Task` 的使用非常灵活,可以被多次 `await`,也可以存储在数据结构中,以便后续使用。

```csharppublic async Task WriteAsync(byte value){    if (_bufferedCount == _buffer.Length)    {        await FlushAsync();    }    _buffer[_bufferedCount++] = value;}```


`ValueTask` 是 .NET Core 2.0 中引入的新类型,它是一个结构体(struct),用于包装一个结果或者一个 `Task`。相比 `Task`,`ValueTask` 在某些情况下可以减少内存分配,提高性能。

```csharppublic override ValueTask<int> ReadAsync(byte[] buffer, int offset, int count){    try    {        int bytesRead = Read(buffer, offset, count);        return new ValueTask<int>(bytesRead);    }    catch (Exception e)    {        return new ValueTask<int>(Task.FromException<int>(e));    }}```


`ValueTask` 的主要优势在于它可以避免不必要的内存分配。当一个异步操作同步完成时,`ValueTask` 可以直接返回结果,而不需要创建一个 `Task` 对象。

```csharppublic ValueTask<int> ReadNextByteAsync(){    if (_bufferedCount == 0)    {        await FillBuffer();    }    if (_bufferedCount == 0)    {        return new ValueTask<int>(-1);    }    _bufferedCount--;    return new ValueTask<int>(_buffer[_position++]);}```

尽管 `ValueTask` 提供了许多优势,但它也有一些使用限制。例如,不能多次 `await` 同一个 `ValueTask`,也不能并发地 `await` 它。

```csharpValueTask<int> vt = SomeValueTaskReturningMethodAsync();int result = await vt;int result2 = await vt; // 错误:多次 await```
### 正确示例:单次 await ValueTask```csharpint result = await SomeValueTaskReturningMethodAsync();```

在选择使用 `ValueTask` 还是 `Task` 时,需要考虑以下因素:
1. 性能需求:如果需要避免额外的内存分配,可以考虑使用 `ValueTask`。
2. 使用场景:如果需要多次 `await` 或并发 `await`,应该使用 `Task`。
3. API 设计:如果希望调用者只能直接 `await` API,可以考虑使用 `ValueTask`。

```csharppublic async Task<int> ReadNextByteAsync(){    if (_bufferedCount == 0)    {        await FillBuffer();    }    if (_bufferedCount == 0)    {        return -1;    }    _bufferedCount--;    return _buffer[_position++];}```

`ValueTask` 是 C# 中一种有用的异步编程工具,它可以帮助我们在某些情况下减少内存分配,提高性能。然而,它也有一些使用限制,开发者需要根据具体的使用场景来选择合适的类型。希望本文能够帮助你更好地理解 `ValueTask`,并在实际开发中做出更明智的选择。


该文章在 2024/8/8 5:12:50 编辑过
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