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本篇文章，我們主要介紹一下 C# 中關於異步操作的一個重要知識點，ThreadLocal 和 AsyncLocal。
基本概念
ThreadLocal 用於在多執行緒環境中建立執行緒局部變量，可以讓每個執行緒獨立地存取自己的變量副本，互不影響。
而 AsyncLocal 是 ThreadLocal 的異步版本，專門用於異步編程場景，在異步操作中它可以正確處理上下文切換。
多執行緒的數據問題
接下來，我們透過一個例子，看一下它們是如何使用的？以及它們之間的區別。
staticstringvalue;
staticasync Task Main(string[] args)
{
_ = Print("James");
_ = Print("Bob");
_ = Print("Tony");
Console.ReadKey();
}
staticasync Task Print(string name)
{
await Task.Run(() =>
{
value = name;
Console.WriteLine($"參數: {name} 當前執行緒: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 當前值:{value}");
});
}
在上面的程式碼中，定義了 靜態共享變量 value 值，然後定義一個 Print 打印方法，傳入參數 name，使用 Task.Run 開啟新的執行緒，然後把 靜態變量 value 設定為 name，並使用 Console.Writeline 輸出。
最後，我們執行 3 次 Print 方法，並傳入不同的 name，這樣，3個執行緒同時對共享變量 value 進行賦值，並進行輸出，執行結果會怎麽樣？
程式執行結果，前面是傳入的參數分別是 3個 name，執行緒 id 也不一樣，而共享變量的值，已經出現了混亂（全部為 Tony），在多執行緒環境中，就會出現這樣的情況。
使用 ThreadLocal
這種情況，我們就可以使用 ThreadLocal 來解決，它可以保證每個執行緒的數據都是獨立的，互不影響。
定義一個靜態的 ThreadLocal，然後修改 Print 方法，把 value 換成 threadLocal 的 Value 值，輸出的值也修改為 threadLocal.Value.
staticstringvalue;
staticreadonly ThreadLocal<string> _threadLocal = new ThreadLocal<string>();
staticasync Task Main(string[] args)
{
_ = Print("James");
_ = Print("Bob");
_ = Print("Tony");
Console.ReadKey();
}
staticasync Task Print(string name)
{
await Task.Run(() =>
{
_threadLocal.Value = name;
Console.WriteLine($"參數: {name} 當前執行緒: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 當前值:{_threadLocal.Value}");
});
}
再次運行程式檢視輸出結果
可以看到，現在每個執行緒的數據現在都是正確的了，並沒有受到其他執行緒的影響，這就是 ThreadLocal 的功能作用。
接下來，我們修改 Print 方法，使用 Task.Delay 等待 1秒，然後再一次輸出, 如下
staticasync Task Print(string name)
{
await Task.Run(async () =>
{
_threadLocal.Value = name;
Console.WriteLine($"參數: {name} 當前執行緒: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 當前值:{_threadLocal.Value}");
await Task.Delay(1000);
Console.WriteLine($"參數: {name} 當前執行緒: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 當前值:{_threadLocal.Value}");
});
}
那麽兩次輸出的結果會一樣嗎？
可以看到，第一次輸出沒有問題，而第二次輸出，數據已經不正確了。
這是因為我們使用 Task 的 await 以後，執行緒就有可能發生切換，當然這是後台的執行緒池來分配的。
執行緒發生改變以後，這裏 ThreadLocal 就不能滿足我們的需求了。
所以，針對這種不是同一個執行緒的異步場景，我們可以使用 AsyncLocal，它是 ThreadLocal的異步替代版本。
使用 AsyncLocal
使用也非常簡單，只需要把 ThreadLocal 改成 AsyncLocal 即可。
然後我們修改 Print 方法，同樣修改為 AsyncLocal，如下
staticstringvalue;
staticreadonly ThreadLocal<string> _threadLocal = new ThreadLocal<string>();
staticreadonly AsyncLocal<string> _asyncLocal = new AsyncLocal<string>();
staticasync Task Main(string[] args)
{
_ = Print("James");
_ = Print("Bob");
_ = Print("Tony");
Console.ReadKey();
}
staticasync Task Print(string name)
{
await Task.Run(async () =>
{
_asyncLocal.Value = name;
Console.WriteLine($" A {name} 當前執行緒: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 當前值:{_asyncLocal.Value}");
await Task.Delay(1000);
Console.WriteLine($" B {name} 當前執行緒: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 當前值:{_asyncLocal.Value}");
});
}
可以看到，就算執行緒發生了改變，兩次輸出的結果都是一樣的，使用 AsyncLocal 解決了問題。
所以，在異步編程中，推薦使用 AsyncLocal，除非你能保證它一直使用的是同一個執行緒，那麽可以使用 ThreadLocal。
AsyncLocal 的工作原理
為什麽 AsyncLocal 在不同的執行緒中，也能存取到相同的數據呢？
這裏就要提到執行上下文 （ExecutionContext）， 我們知道，使用 Task 以後，執行緒池會在後台自動分配空閑的執行緒來執行。
當程式建立 Task 的時候，它會拿到上一個 Task 的執行上下文，然後保存在當前 Task 的內部變量中。
在新的執行緒上執行當前這個 Task 的時候，首先會線上程上恢復執行上下文，再執行 Task。
所以，Task 在哪個執行緒是執行是不重要的，因為執行上下文是一直流動傳遞的，所以可以存取到一致的數據。
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