AsyncLocal

AsyncLocal<T> 是 C# 中用于在异步操作中保存特定线程上下文的类。它允许你在异步方法调用之间保持某些数据的一致性，这在多线程编程中尤其重要。AsyncLocal<T> 可以确保在异步操作（例如 Task、async 方法等）中传递的变量具有线程隔离性，并且不会受到不同线程或异步任务的影响。

1. 基本概念

AsyncLocal<T> 是线程本地存储（TLS）的一个异步版。在常规的多线程环境中，ThreadLocal<T> 可以让你在不同线程之间隔离数据。与此类似，AsyncLocal<T> 会为每个异步执行上下文提供独立的值，使得每个异步任务或操作都可以使用独立的数据副本。

2. 工作原理

当你为 AsyncLocal<T> 设置一个值时，它会在当前的异步执行上下文中保存该值。在同一上下文中运行的所有异步操作都可以访问这个值。当执行上下文发生变化时（例如异步方法切换线程），AsyncLocal<T> 会确保每个异步操作拥有其专属的值。

例如，在异步方法调用链中，AsyncLocal<T> 确保在一个任务中的值不会被另一个任务改变。

3. 使用场景

AsyncLocal<T> 适用于以下场景：

异步操作中的上下文传递： 可以用于在异步方法调用之间传递数据，而不需要显式地传递该数据作为方法参数。
多线程和异步混合： 在多线程和异步编程结合的情况下，AsyncLocal<T> 可以避免由于线程切换导致的共享数据问题。
跟踪执行状态： 在某些情况下，你可能需要在异步操作中保持某些状态信息，比如日志上下文、用户标识等。

4. 示例代码

下面是一个简单的例子，演示了如何使用 AsyncLocal<T> 来保存和获取值。

csharp复制代码using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    // 创建一个 AsyncLocal 实例来存储异步上下文的数据
    static AsyncLocal<string> asyncLocalValue = new AsyncLocal<string>();

    static async Task Main(string[] args)
    {
        // 设置 AsyncLocal 的值
        asyncLocalValue.Value = "Main Thread Value";

        Console.WriteLine($"Main thread: {asyncLocalValue.Value}");

        // 调用异步方法
        await DoSomethingAsync();

        // 在异步方法外，值依然是主线程的值
        Console.WriteLine($"Back in Main thread: {asyncLocalValue.Value}");
    }

    static async Task DoSomethingAsync()
    {
        // 在异步任务中修改 AsyncLocal 的值
        asyncLocalValue.Value = "Task Thread Value";

        // 模拟异步操作
        await Task.Delay(1000);

        // 在异步任务中查看 AsyncLocal 的值
        Console.WriteLine($"Inside async task: {asyncLocalValue.Value}");
    }
}

5. 输出结果

less复制代码Main thread: Main Thread Value
Inside async task: Task Thread Value
Back in Main thread: Main Thread Value

在这个示例中：

在 Main 方法中，我们将 asyncLocalValue 设置为 "Main Thread Value"。
然后，调用 DoSomethingAsync 异步方法，并在其中修改 asyncLocalValue 的值为 "Task Thread Value"。
当异步任务执行完毕并返回到主线程时，asyncLocalValue 的值恢复为之前在主线程中设置的 "Main Thread Value"，即使异步任务中更改了它。

6. 线程与异步上下文

AsyncLocal<T> 在异步上下文中提供了隔离性。它并不像 ThreadLocal<T> 那样依赖于物理线程，而是基于异步操作的上下文（例如 Task）来提供隔离。
如果一个异步方法使用了 await，并且该操作切换到另一个线程，AsyncLocal<T> 的值仍然会保持在原始的异步上下文中。

7. 注意事项

AsyncLocal<T> 是与特定的 异步上下文 相关联的，而不是与物理线程相关。它依赖于当前线程或异步操作的执行上下文，所以在异步方法之间传递的值通常不会受到线程切换的影响。
如果你在异步操作链中的某个任务更改了 AsyncLocal<T> 的值，后续的异步操作会获取到更新后的值，直到它们的上下文变更。
AsyncLocal<T> 与 ThreadLocal<T> 不同，后者在每个线程上保存独立的值，而 AsyncLocal<T> 为每个异步任务或异步上下文保存独立的值。