CSharp-ValueTask解析

结构vs类，栈vs堆

在托管.NET世界中，您应该关注两个内存区域：栈和堆。堆是在其中分配所有对象的托管内存（无论何时调用 new YourClass）。重要的方面是它与任何线程都不相关或没有连接。一个线程可以分配一个对象并将其传递给另一线程。只要垃圾收集器没有收集该对象，该对象就会在堆上。

栈以不同的方式工作。它被分配给特定的线程（每个线程的堆栈大小有限）。栈具有框架，可用于分配一些内存，例如用于在调用过程中创建并分配给变量的结构值，例如，通过调用Guid.NewGuid()。

堆分配的内存可用于在线程之间传输某些数据。由于栈是分配给特定线程的，因此不能用于传输某些数据。另一方面，如果您要分配少量内存，则堆栈将更快一些，因为它是线程本地的，并且不会陷入启动垃圾收集器等缓慢的路径中。

Task

Task 在 .NET Framework 4 中 System.Threading.Tasks 命名空间被引入，在 C#5 以及 .NET Framwrok 4.5 中的异步编程模式引入了 async/await。

Task 的核心就是 promise，它表示最终完成的一些操作。当初始化一个操作时，返回一个 Task，当操作完成时，Task 会完成。

特点：

Task 很灵活，并且有很多好处。例如你可以通过多个消费者并行等待多次。你可以存储一个到字典中，以便后面的任意数量的消费者等待，它允许为异步结果像缓存一样使用。如果场景需要，你可以阻塞一个等待完成。并且你可以在这些任务上编写和使用各种操作（就像组合器），例如 WhenAny 操作，它可以异步等待第一个操作完成。

然而，这种灵活性对于大多数情况下是不需要的：仅仅只是调用异步操作并且等待结果：

1 2	TResult result = await SomeOperationAsync(); UseResult(result);

副作用:

Task 是一个类。作为一个类，就是说任意操作创建一个 Task 都会分配一个对象，越来越多的对象都会被分配，所以 GC 操作也会越来越频繁，也就会消耗越来越多的资源，本来它应该是去做其他事的。

ValueTask

.NET CORE 2.0 引入了一个新类型 ValueTask<TResult>，在 System.Threading.Tasks.Extensions 命名空间中。ValueTask<TResult> 作为结构体引入的，它是 TResult 或 Task<TResult> 包装器。

实例可以等待或 Task<TResult> 使用 AsTask 转换为。 ValueTask<TResult> 实例仅可等待一次, 并且在实例完成之前, 使用者可能不会调用 GetAwaiter()。

永远不应对 ValueTask<TResult>实例执行以下操作:

等待实例多次。
多次AsTask调用。
使用/操作未完成/使用多次 .Result.GetAwaiter().GetResult()
使用多种方法来使用此实例。

如果执行上述任一操作, 则结果是不确定的。

同步完成 (synchronous completion)

它能从异步方法返回并且如果这个方法同步成功完成，不需要分配任何内存：只简单的初始化这个 ValueTask<TResult> 结构体，它返回 TResult。

只有当该方法异步完成时，Task<TResult> 才需要进行分配，创建包装该 ValueTask <TResult> 的实例（以最小化 ValueTask <TResult>的大小，并用于优化成功路径，异步方法未处理的异常故障也将分配一个 Task<TResult>，所以 ValueTask<TResult> 可以简单地包裹该 Task<TResult>, 而并不是随身携带附加字段以存储异常）。

异步完成 (asynchronous completion)

在.NET Core 2.1，引入 IValueTaskSource<TResult> 支持池化和重用。

.NET Core 2.1为 ValueTask 添加了另一个构造函数：

public readonly struct ValueTask<TResult>
{
    public ValueTask(IValueTaskSource<TResult> source, short token)
}

token：令牌参数，该值确保将 IValueTaskSource 返回到池后不会使用 ValueTask。有效地，此令牌值将传递到 IValueTaskSource 实现的每个方法，该方法能够检查调用者是否滥用 ValueTask。

public interface IValueTaskSource<out TResult>
{
    ValueTaskSourceStatus GetStatus(short token);
    void OnCompleted(Action<object> continuation, object state, short token, ValueTaskSourceOnCompletedFlags flags);
    TResult GetResult(short token);
}

参与：

ValueTask 结构

Understanding the Whys, Whats, and Whens of ValueTask

Task, Async Await, ValueTask, IValueTaskSource and how to keep your sanity in modern .NET world