c# 异步流 IAsyncEnumerable 的实现原理

IAsyncEnumerable不能用普通foreach遍历，因为它依赖异步枚举器IAsyncEnumerator，需await MoveNextAsync()获取元素，而传统foreach仅支持同步IEnumerator；C#要求使用await foreach语法。

为什么 IAsyncEnumerable 不能用普通 foreach 遍历

因为 IAsyncEnumerable 是异步拉取数据的序列，它的每个元素可能需要 await 才能拿到，而传统 foreach 是同步迭代器协议（依赖 IEnumerator.MoveNext() 和 Current），无法挂起等待。直接写 foreach (var x in asyncstream) 会编译失败——C# 编译器只允许在 await foreach 语句中使用它。

IAsyncEnumerable 的核心是 IAsyncEnumerator

它本质上是一个“可 await 的枚举器”，关键成员是：

• Current：只读属性，返回当前元素（不触发计算）
• MoveNextAsync()：返回 ValueTask，真正触发下一项获取（可能 IO、延迟、网络请求等）

每次 await foreach 迭代时，编译器会自动展开为循环调用 MoveNextAsync()，并 await 它；成功后才读取 Current。这意味着每一步都可以被调度器中断、切换上下文，且支持取消（通过 CancellationToken 参数重载）。

手动实现 IAsyncEnumerable 的两种常见方式

最常用的是用 yield return + async 方法（C# 8+）：

public static async IAsyncEnumerable CountDown(int from) {     for (int i = from; i >= 0; i--)     {         await Task.Delay(100); // 模拟异步工作         yield return i;     } }

编译器会将这个方法转换为一个状态机类，实现 IAsyncEnumerable 和内部 IAsyncEnumerator，自动处理暂停/恢复逻辑。

另一种是手动 new 一个实现类（适合需精细控制生命周期或复用枚举器的场景），但必须注意：GetAsyncEnumerator() 每次调用应返回**新实例**（否则并发 await foreach 会冲突）；且要正确传播 CancellationToken，否则取消信号会被忽略。

容易被忽略的陷阱：DisposeAsync 和取消传播

IAsyncEnumerable 的枚举器实现了 IAsyncDisposable，意味着你可以在迭代中途用 await using 确保资源释放：

await using var e = numbers.GetAsyncEnumerator(); while (await e.MoveNextAsync()) {     Console.WriteLine(e.Current); } // DisposeAsync() 自动调用

但如果你自己实现 IAsyncEnumerator，必须显式支持取消：

• MoveNextAsync(CancellationToken) 必须传入 token 并参与 await（如 await task.WithCancellation(token)）
• DisposeAsync() 应取消未完成的异步操作，并等待清理完成
• 不要在 Current 中做异步计算——它不该有副作用，也不该 await

否则，用户调用 await foreach 时传入 cancellationToken，实际不会中断正在执行的 MoveNextAsync，导致取消失效。