系列介紹
簡介
【五分鐘的dotnet】是一個利用您的碎片化時間來學習和豐富.net知識的博文系列。它所包含了.net體系中可能會涉及到的方方面面，比如C#的小細節，AspnetCore，微服務中的.net知識等等。
場景
您可以在下班坐地鐵的時候，拿出手機逛一逛博客園，利用短短的五分鐘完成閱讀。
誕生緣由
- 曾經學過的內容可能過不了多久就忘了，我們需要一些文章來幫我們查漏補缺。
- 太長篇幅的文章看着滾動條就害怕了，我們可能更期望文字少的文章。
- .net體系的內容太多了，平時也不知道該學哪些，我們可能需要一點點知識線索。
文章質量
當然，並不意味着它篇幅短就質量差。所謂麻雀雖小五臟俱全，我們會盡可能保證利用最少的文字去詳細的闡述內容。
正文
伴隨着dotnet core的不斷迭代，我們在享受.net性能上的提升之外，還收穫了許許多多新出現的API。不知您有沒有發現，有這樣一個類型在開始逐漸出現在我們的視野中 ———— ValueTask。
比如在最新的EF Core中：
public virtual async ValueTask<EntityEntry> AddAsync(
object entity,
CancellationToken cancellationToken = default)
以上代碼是EF Core中DBContext的AddAsync簽名，我們可以發現它的返回類型爲ValueTask,可能就如同您想的一樣，既然AddAsync是這樣，那異步查找方法返回的類型也是這樣。是的，曾經這些由Task來包裹的結果，現在全部交由VauleTask來處理了。
在最新的C# 8的特性中，引入了 異步流 的概念。它在原有的同步迭代器的基礎上，擴充了異步的迭代器版本：
IAsyncEnumerable 和 IAsyncEnumerator
如果您還不瞭解同步的迭代器接口，可以查看本系列的 上一篇文章。
而這個異步迭代器接口的方法簽名是這樣的：
public interface IAsyncEnumerator<out T> : IAsyncDisposable
{
T Current { get; }
ValueTask<bool> MoveNextAsync();
}
OMG，又是ValueTask！！！
那麼，ValueTask到底是什麼東西呢？它和傳統的Task又有什麼區別呢？該在什麼時候使用它。
不要慌，接下來的五分鐘您將Get到它。
開胃菜
在開始之前，我們先來了解一下咱們.NET中對內存中對象的存儲格式：堆與棧。
先來看棧和堆的區別：
- 棧，或多或少負責跟蹤正在程序中運行的代碼。棧空間比較小，但是讀取速度快
- 堆，或多或少負責跟蹤程序對象或數據。堆空間比較大，但是讀取速度慢
而在C#裏面（其它.NET語言同理哈），咱們都知道有Class 和 Struct這兩個類別，這兩個類別對應的就是引用類型和值類型。
我們先拿實例化一個類來說，比如我們在執行 var newInstance = new ClassA()的時候，我們就會建立一個A的對象，而這個對象的數據一般來說就是分配在堆上的，而同時會建立一個引用ID，該ID就一般就置放在棧上面。
那麼值類型的數據呢？一般來說它是存放在棧上的。當然這句話不全對：
"值類型存儲在棧中, 引用類型存儲在堆中” 這句話的前半句是有爭議的，“變量的值是在它聲明的位置存儲的，假如一個類中有一個int類型的實例變量，那麼在這個類的任何對象中，該變量的值總是和對象中的其他數據在一起，也就是在堆上，只有局部變量（方法內部聲明的變量）和方法參數在棧上。而對於C#2以及更高版本，很多局部變量並不完全存放在棧中”引用-《C# in depth》及譯本《深入理解C#》.
這也是爲什麼我們會將結構化的小數據創建爲Struct的原因，比如具有(R,G,B)三個屬性的結構Color。
棧裏面的數據一般來說因爲空間小，讀取數據庫的原因，它的生命週期就比較小，比如一個返回值爲int的方法，當方法完成之後，該棧中的數據就銷燬了。而堆呢？堆保存了幾乎所有類中的數據，它怎麼銷燬數據來保存內存不溢出呢？ 是的，您會想到GC，在.NET中就是一個專門的垃圾回收器來完成該操作。
開始飆車
回到本篇文章的主題，ValueTask。 Task可能大家都用的比較多了，畢竟從DotNET Framework的年代就流傳至今，而ValueTask卻從DotNET Core2.0才引入。
我們先來看看 MSDN 中對ValueTask的闡述：
提供異步操作的可等待結果。提供包裝 Task 和 TResult（僅使用其中之一）的值類型。
往下滑MSDN，就能看到裏面有一個很重要的一點：
There are tradeoffs to using a ValueTask
instead of a Task . For example, while a ValueTask can help avoid an allocation in the case where the successful result is available synchronously, it also contains multiple fields, whereas a Task as a reference type is a single field.
不要問爲什麼這個是英文，因爲我嘗試MSDN的機翻。唉…………能讀懂個鬼，強烈建議給MSDN負責翻譯的人員扣雞腿。
上面大致的意思就是說，ValueTask會避免同步情況下一些不必要的內存分配，從而提升應用整體的性能。
所以說，現在就能明白ValueTask出現的目的是爲了提升性能，而被提升的對象就是Task。二位秋名山車神的競速之路：
如果您足夠仔細，您會發現我上面說的是同步的情況。 “？？？納尼，我用Task不是異步嗎？怎麼成同步了？”
別急，回想下您是否寫過這樣的代碼：
return Task.FromResult(42);
您肯定寫過（就算沒寫過也看過😝），那麼爲什麼會有這種代碼呢？ 因爲我們需要在方法中部分執行異步，然後使用awit關鍵字等待它返回一個確定的結果，然後進行一波同步運算後返回結果。
所以現在問題就來了，以前的版本我們都是這樣寫，這沒有一點問題，但是我們需要明白一點：Task是一個類，開胃菜中我們得知了，類在實例化的時候數據量會被存放在堆中，等待沒有引用之後就被GC回收掉。所以來看剛纔那句代碼，我們的返回類型是什麼，一個Task<int>。
如果我們以同步方式來實現直接返回一個int是什麼樣呢？ 數據被置放在棧中，方法完成後，內存中的數據就消失了。這個週期非常的短，而且內存分配極小。
那麼使用Task之後呢，實例化了一個Task對象，放在堆中，堆裏面置放了大量的Task緩存對象。直至最後來等待GC回收。
來看看下面這個代碼:
public async Task<int> ReadNextByteAsync()
{
if (_bufferedCount == 0)
{
await FillBuffer();
}
if (_bufferedCount == 0)
{
return -1;
}
_bufferedCount--;
return _buffer[_position++];
}
假如它是一個讀取文本的方法，則ReadNextByteAsync可能會被調用無數次，比如10w+，那麼按照我們的猜想結果是什麼樣子呢？ 內存堆中存了10w+被包裹的Task對象數據。哪怕一個Task的所需要的內存量極小，那麼10w+之後會是什麼樣呢？那麼1000w+呢？
OMG，不敢想象。（隔壁：128G海盜船請求出戰）
所以，救星來了：ValueTask。它從遙遠的M78星雲…………哦，不對，它從.NET Core2.0中出現了。
public readonly struct ValueTask : IEquatable<ValueTask>
{
}
是的，它就是這個樣子。它是一個結構體，也就是值類型。如果按照我們之前對值類型和引用類型的說法來猜想，使用ValueTask完成上面的ReadNextByteAsync是什麼樣子呢？ 它將數據存放在棧中，每次方法結束後它將被釋放，避免不必要的內存開銷。
所以這也是之前MSDN上說的，在同步中它會提高性能的原因。
所以以後我們可以嘗試將以下代碼替換：
//brefore
return Task.FromResult(42);
//after
return new ValueTask(42);
不是所有情況它都是車神
ValueTask 被講的這麼好，是不是所有用Task的地方都可以用ValueTask了呢？
如果真的要回答這個問題的話，答案是：不是的。
回到MSDN對它的定義，您會發現，它是對Task的包裝。因爲是包裝的原因，所以您可將所有用Task的地方轉換爲ValueTask，編譯器並不會報錯，而且ValueTask還可以轉換爲Task，畢竟是個包裝器嘛。
來看看ValueTask的源碼：
也就是說如果我們不是通過同步的方式直接得到結果，而是對Task的包裝的話，獲取ValueTask結果的內部其實還是通過Task在進行操作。
所以如果異步操作需要返回Task的情況下，我們將返回值更改爲ValueTask反而增大了內存存儲量（有一個Task對象，又有一個ValueTask對象）。
那麼？異步的情況我也想避免不必要的開銷怎麼辦呢？ 可能您發現了在ValueTask裏面還出現了另外的一個東西：IValueTaskSource 。
本文由於篇幅有限，所以只能在後期爲大家帶來該接口的介紹（雖然有點吊胃口哈，不過這確實超綱了😭），如果您有興趣，可以參考以下Stephen在文中所提及到的有關IValueTaskSource的部分。
總結
所以，到這裏我們大致瞭解了ValueTask出現的目的，以及它和Task的區別。您可以想一下，您現在所做的項目中是否可以引入ValueTask，雖然它在core 2.0之後引入，但是由於.NET standard的特性，core和farmework都能夠使用它。
以下是ValueTask使用的一些誤區，是摘自MSDN，如果您看懂了本篇的內容，您就可以很容易知道它爲什麼不能這麼使用。對了，由於MSDN翻譯問題，所以這裏還是英文。（再次說一句，翻譯扣雞腿）。
對了，小聲說一句：“噓，點波關注哈”
The following operations should never be performed on a ValueTask<TResult> instance:
- Awaiting the instance multiple times.
- Calling AsTask multiple times.
- Using .Result or .GetAwaiter().GetResult() when the operation hasn't yet completed, or using them multiple times.
- Using more than one of these techniques to consume the instance.