C#8.0宝藏好物Async streams-技术圈

之前写《.NET gRPC 核心功能初体验》，利用gRPC双向流做了一个打乒乓的Demo，存储消息的对象是IAsyncEnumerable<T>，这个异步可枚举泛型接口支撑了gRPC的实时流式通信。

本文我将回顾分享

foreach/yield return/async await语法糖的本质
如何使用异步流
附加探索：编写一个更有意义的迭代效果

foreach/ yield return/async await的本质

.NET诞生之初，就通过IEnumerable、IEnumerator提供迭代能力，前者代表具备可枚举的性质，后者代表可被枚举的方式。
(看你骨骼惊奇，再送你一本《2021年了，IEnumerable、IEnumerator接口还傻傻分不清楚？》)
如果你真的使用强类型IEnumerable/IEnumerator来产生/消费可枚举类型，会发现要写很多琐碎代码。

C#推出的yield return迭代器语法糖，简化了产生可枚举类型的编写过程。(编译器将yield return转换为状态机代码来实现IEnumerable，IEnumerator)

yield 关键字可以执行状态迭代，并逐个返回枚举元素，在返回数据时，无需创建临时集合来存储数据。

C#foreach语法糖，简化了消费可枚举类型的编写过程。(编译器将foreach抓换为强类型的方法/属性调用)

IEnumerable src = ...;
IEnumerator e = src.GetEnumerator();
try
{
  while (e.MoveNext()) Use(e.Current);
}
finally { if (e != null) e.Dispose(); }

NET Framework4引入Task，.NET Framework 4.5/C#5.0引入了await/async异步编程语法糖，简化了异步的编写过程。(编译器将await/async语法糖转换为状态机，产生Task并在内部回调)

☺️以上也看出微软为帮助我们更快速优雅地编写代码，给了很多糖，编译器做了很多事情。

C#提供了迭代、异步的快捷方式，能否将两者结合？
两者结合的效果就是：我们希望在数据就绪时，接收并处理数据，但不会以阻塞cpu的形式等待，这在lot流式数据中很常见。

异步迭代

有一只爬虫要通过列表页上的链接，抓取链接背后的html内容并显示。这是一个[相互独立的长耗时行为的集合(假设分别耗时5,4,3,2,1s)]，
我们使用C#8.0异步可枚举类型IAsyncEnumerable，异步产生/消费枚举元素。

与同步版本IEmunerable类似，IAsyncEnumerable也有对应的IAsyncEnumerator迭代器，迭代器的实现过程决定了foreach消费的顺序。

C#8.0 Asynchronous streams

C#8.0中一个重要的特性是异步流(async stream), 可以轻松创建和消费异步枚举。

返回异步流的方法特征：

以async修饰符声明
返回IAsyncEnumerable<T>对象
方法包含yield return语句，用来异步持续返回元素

static async Task Main(string[] args)
{
      Console.WriteLine(DateTime.Now + $"\tThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\r\n");

      await foreach (var html in FetchAllHtml())
      {
           Console.WriteLine(DateTime.Now + $"\tThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\t" + $"\toutput:{html}");
      }
      Console.WriteLine("\r\n" + DateTime.Now + $"\tThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\t");
      Console.ReadKey();
 }

 static async IAsyncEnumerable<string> FetchAllHtml()
 {
    for (int i = 5; i >= 1; i--)
    {
        var html = await Task.Delay(i* 1000).ContinueWith((t,i)=> $"html{i}",i);    //  模拟长耗时
        yield return html;
    }
 }

for循环结合yield关键字，决定了IAsyncEnumerator的实现;
以上代码将使得await foreach消费异步枚举时，采用与for循环一样的顺序，也就是产生异步任务的先后顺序。以上不会等待15s然后一股脑抛出所有数据，而是根据枚举for循环依次就绪，依次显示，总共还是耗时15s，每一次枚举都是异步的。

附加思考：产生一个有意思的迭代器

☺️ 但是我内心想，能不能按照完成异步任务的顺序，先完成先消费，这难道不是人之常情，交互体验应该更好。

static async IAsyncEnumerable<string> FetchAllHtml()
{  
    var tasklist= new List<Task<string>>();
    for (int i = 5; i >= 1; i--)
    {
        var t= Task.Delay(i* 1000).ContinueWith((t,i)=>$"html{i}",i);      // 模拟长耗时任务
        tasklist.Add(t);
    }
     while(tasklist.Any())  
    {
       var tFinlish = await Task.WhenAny(tasklist);
       tasklist.Remove(tFinlish); 
       yield return await tFinlish;
    }
}

上面我先构造了可等待的任务列表，通过Task.WhenAny() 返回异步任务先完成的迭代元素。

以上总耗时取决于耗时最长的那个枚举任务：5s

.NETCore 3.1 已经可以在webapi中使用异步流，意味着我们可将流式数据返回到HTTP响应。

前端也已经有试验性的Streams API可以消费流式数据。

传送门: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Streams_API
浏览器兼容列表: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Streams_API#browser_compatibility

对于web应用，这着实能提高可交互性：
想象之前含多个长耗时行为的列表数据，现在不必等待所有数据，配以loading，谁先完成谁加载，效果杠杠。

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