Task.Run(), Task.Factory.StartNew() 和 New Task() 的行为不一致分析

重现

在 .Net5 平台下，创建一个控制台程序，注意控制台程序的Main()方法如下：

static async Task Main(string[] args)

方法的主体非常简单，使用Task.Run创建一个立即执行的Task，在其内部不断输出线程id，直到手动关闭程序，代码如下：
代码片段1

static async Task Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("主线程线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    await Task.Run(async () =>
    {
        while (true)
        {
            Console.WriteLine("Fuck World! 线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            await Task.Delay(2000);
            Console.WriteLine("线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        }
    });
}

这段代码如期运行，并且不需要在程序末尾使用Console.ReadLine()控制程序不停止。

但是如果我们使用Task.Factory.StartNew()替换Task.Run()的话，程序就会一闪而过，立即退出。

如果使用New Task()创建的话，如下代码所示：
代码片段2

var t = new Task(async () =>
 {
     while (true)
     {
         Console.WriteLine("Fuck World!线程：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
         await Task.Delay(2000);
         Console.WriteLine("线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     }
 });
t.Start();
await t;

程序依然一闪而过，立即退出。

分析

首先分析下 Task.Run()和Task.Factory.StartNew()。

我们将 async 标记的λ表达式当作参数传入后，编译器会将λ表达式映射为Func<Task>或者Func<Task<TResult>>委托，本示例中因为没有返回值，所以映射为Func<Task>。

如果我们用F12考察 Task.Run()和Task.Factory.StartNew()在入参为Func<TResult>的情况下的返回值类型的话，会发现他们两者的返回类型都是Task<TResult>。但是在示例中，你会发现，返回值是不一样的。Task.Run(async () ...) 的返回类型是Task，而Task.Factory.StartNew(async () ...) 的返回类型是Task<Task>。

所以，我们在 await Task.Factory.StartNew(async () ...) 的时候，其实是在await Task<Task>， 其结果，依然是一个Task。既然如此，想达到和await Task.Run(async () ...)的效果就非常简单了，只需要再加一个await，即await await Task.Factory.StartNew(async () ...)。读者可自行尝试。

这两个方法行为的差异，可以从源码中找到原因：

Task.Run的内部进行了Unwrap，把Task<Task>外层的Task拆掉了。UnWrap()方法是存在的，可以直接调用，即Task.Factory.StartNew(async () ...).Unwrap()，调用后的结果就是Task。所以await await Task.Factory.StartNew(async () ...)与await Task.Factory.StartNew(async () ...).Unwrap()的结果是一致的。在这一点上，Unwrap()的作用与await的作用一样。
也即：await Task.Run(async () ...) == await await Task.Factory.StartNew(async () ...) == await Task.Factory.StartNew(async () ...).Unwrap()。

接下来考察下New Task()的形式。在代码片段2中，虽然调用了await t，但是代码并没有如期运行，而是一闪而过，程序退出。其实，传入的参数虽然与之前的一致，但是编译器并没有把参数映射为Func<Task>，而是映射为了Action()，也就是并没有返回值。t.Start()的结果，就是让那个Action()开始执行，随后，Task 执行完毕，await t也就瞬间完成，没有任何结果——因为Action()是没有返回值的。在这段代码当中，Action()其实运行在一个后台线程中，如果在主线程上使用Thread.Sleep(10000)后，会发现控制台一直在输出内容。

如果想要以New的方式创建Task的实例实现同样的输出效果，做一下小的改动就可以了，如下所示：
代码片段3

 var t = new Task<Task>(async () =>
 {
     while (true)
     {
         Console.WriteLine("Fuck World!线程：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
         await Task.Delay(2000);
         Console.WriteLine("线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     }
 });

 t.Start();
 await await t;

将New Task(async ()...)改为Nwe Task<Task>(async ()...)就可以了，这样λ表达式async ()...就会映射为Func<Task>，满足了我们异步的需求。

参考

Task源码：https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Threading/Tasks/Task.cs