1. async 方法基础

• 使用 async 修饰的方法为异步方法。
• 常见返回类型：Task / Task<TResult> / void
• 方法内可使用 await 表达式；若无 await，方法被视为同步返回已完成的 Task。

csharp
public async Task<int> LoadDataAsync()
{
    const int DelayMilliseconds = 1000; // 避免硬编码
    await Task.Delay(DelayMilliseconds);
    return 42;
}

2. await 的作用与状态机概览

• 基本上需要搭配Task使用
• await 会异步挂起当前方法，直到其等待的 Task 完成；完成后继续执行挂起处之后的代码;
• 编译器把 async 方法转换为状态机（生成私有结构体/类，包含状态字段与 MoveNext()）;
• 恢复执行默认在当前主线程继续执行

3. 返回类型选择

• Task：无返回值的异步方法;
• Task<TResult>：有结果的异步方法;
• async void：仅限事件处理器；无法被 await，异常也不易捕获，勿用于业务逻辑。

csharp
public async Task UseAsyncVoidWrong()
{
    // 反例：不要在业务逻辑里用 async void
}

4. 异常处理与取消

• 异常会聚合到返回的 Task 中，通过 await 抛出到调用点。
• 取消使用 CancellationToken，由调用方传入。

csharp
public async Task DownloadAsync(CancellationToken ct)
{
    try
    {
        await Task.Run(() =>
        {
            // 模拟工作；实际代码里要定期检查 ct.IsCancellationRequested
            for (var i = 0; i < 3; i++)
            {
                ct.ThrowIfCancellationRequested();
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
            }
        }, ct);
    }
    catch (OperationCanceledException)
    {
        // 取消逻辑
        throw;
    }
}

5. 阻塞等待的风险（Task.Wait() / .Result）

• 在有 SynchronizationContext 的线程（如 UI/Unity 主线程）上阻塞等待可能导致死锁。
• 结论：在异步编程里用** await 贯穿到底**，不要混用阻塞等待，这样后续非常不利于代码的调试和维护

csharp
// 反例：可能死锁
// var r = SomeAsync().Result;  // 或 SomeAsync().Wait();

6. 状态机结构（示意）

• 编译器生成的状态机包含：
  • 状态字段（当前步骤索引）
  • Awaiter 字段（保存等待对象）
  • 局部变量字段（保持方法内局部变量）
  • MoveNext()（核心调度逻辑）
  • SetStateMachine()（调试器支持）

7.UniTask（拓展）

• UniTask 是由第三方库 Cysharp/UniTask 提供的异步工具包;
• 与Task存在本质上的区别,他是一个Unity主线程的调度器,完全不涉及多线程,与协程类似,可以理解为更高级版本的协程
• 目标：为 Unity 场景提供 更轻量、更高性能 的 Task 替代方案;
• 主要优势:
  • 使用 struct 实现，避免 GC 分配;
  • 和 async/await 语法完全兼容;
  • 支持 Unity PlayerLoop 阶段调度（Update、LateUpdate、FixedUpdate 等）;
  • 提供比协程更现代、更灵活的组合操作;

7.1 基本用法

• 与 Task 的使用方式几乎一致;
• 常见返回类型：UniTask / UniTask<T>;

csharp
using Cysharp.Threading.Tasks;

public class Example
{
    public async UniTask LoadDataAsync()
    {
        await UniTask.Delay(1000); // 主线程异步等待 1 秒;
        UnityEngine.Debug.Log("完成");
    }

    public async UniTask<int> GetNumberAsync()
    {
        await UniTask.Yield(); // 下一帧继续执行;
        return 42;
    }
}

7.2 与 Task 的对比

• Task 是引用类型，会产生 GC;
• UniTask 是值类型（struct），大幅减少 GC 压力;
• 默认运行在 Unity 主线程，除非显式切换到线程池;

特性	Task	UniTask
类型	class（引用类型）;	struct（值类型）;
GC 分配	有 GC 压力;	几乎无 GC;
返回值	Task / Task;	UniTask / UniTask;
默认调度	.NET 线程池 或 IOCP;	Unity PlayerLoop（主线程）;

7.3 指定 PlayerLoop 阶段

• 可以指定在哪个 PlayerLoopTiming 阶段恢复执行;
• 更精细地控制代码在 Unity 生命周期中的运行时机;

csharp
public async UniTask ExampleAsync()
{
    UnityEngine.Debug.Log("帧1 Update 阶段");
    await UniTask.Yield(PlayerLoopTiming.LateUpdate); // 下一帧 LateUpdate 阶段恢复;
    UnityEngine.Debug.Log("帧2 LateUpdate 阶段");
}

7.4 多线程场景

• UniTask 默认不会开线程;
• 若需要多线程，必须显式使用:

csharp
public async UniTask<int> ExampleMultiThreadAsync()
{
    await UniTask.SwitchToThreadPool(); // 切到线程池;
    int result = HeavyCalculation();    // 子线程执行;
    await UniTask.SwitchToMainThread(); // 切回主线程;
    return result;
}

7.5 与协程的关系

• UniTask 可以看作是 更高级的协程调度器;
• 相似点：都基于 Unity 的帧循环（PlayerLoop）;
• 不同点：
  • 协程依赖 IEnumerator，不支持返回值;
  • UniTask 基于 async/await，支持返回值和异常处理;

7.6 组合操作示例

• WhenAll：并发执行多个任务并等待全部完成;
• WhenAny：等待第一个任务完成;

csharp
public async UniTask ExampleWhenAll()
{
    var task1 = UniTask.Delay(1000);
    var task2 = UniTask.Delay(2000);
    await UniTask.WhenAll(task1, task2);
    UnityEngine.Debug.Log("两个任务都完成");
}