c# 在 C# 中实现一个异步的 Lazy (AsyncLazy)

不能直接用Lazy实现异步延迟初始化，因其仅懒加载Task对象而不控制执行时机；AsyncLazy通过Lazy确保首次访问才执行且线程安全，工厂函数须返回未启动的Task，禁止在其中await。

为什么不能直接用 Lazy>

很多人第一反应是套一层 Lazy>，比如：

var lazyTask = new Lazy>(() => FetchDataAsync());

AsyncLazy 必须确保首次访问才执行且线程安全

核心诉求是：第一次调用 .Value 或 .Wait() / await 时，才真正启动异步工作，并且所有后续并发访问都复用同一个 Task，不重复执行。推荐做法是内部封装一个 Task 字段 + object 锁 + 双重检查（或直接用 Lazy> 配合惰性构造函数）。最简健壮实现如下：

public class AsyncLazy
{
    private readonly Lazy> _lazy;

    public AsyncLazy(Func> factory)
    {
        _lazy = new Lazy>(() => factory());
    }

    public Task Value => _lazy.Value;

    public async Task GetValueAsync() => await Value;
}

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• _lazy 是 Lazy>，其 Value 属性保证只执行一次工厂函数
• 工厂函数 Func> 返回的是未启动的 Task（如 Task.Run(...) 或 HttpClient.GetStringAsync(...)），.NET 的 Task 构造即启动，所以必须确保工厂函数每次返回的是“新创建的、尚未 await 的 task”
• 不要在工厂里 await —— 否则 Lazy.Value 会同步阻塞，失去异步意义

如何正确使用 AsyncLazy 并避免常见错误

错误示范：

var bad = new AsyncLazy(() => { 
    var result = await GetDataFromApi(); // ❌ 编译不过：lambda 不能是 async
    return result; 
});

• ✅ 直接传异步方法组：new AsyncLazy(GetDataFromApi)
• ✅ 匿名函数中不 await，只返回 task：() => GetDataFromApi()
• ✅ 若需组合逻辑，用 Task.Run（注意：仅限 CPU-bound 场景）：() => Task.Run(() => ExpensiveCalculation()).ContinueWith(t => t.Result.ToString())
• ❌ 不要用 Task.FromResult 包装同步结果再声称是 AsyncLazy —— 它失去了异步延迟的意义

调用时也注意：如果只是想等结果，用 await lazy.Value；如果需要同步阻塞（极少见），用 lazy.Value.GetAwaiter().GetResult()，而非 .Value.Result（可能死锁）。

要不要支持取消和异常缓存？

标准 AsyncLazy 不内置取消令牌，因为 Lazy 本身也不支持。如需 CancellationToken，必须扩展构造函数并把 token 传入工厂，例如：

public AsyncLazy(Func> factory, CancellationToken cancellationToken = default)
{
    _lazy = new Lazy>(() => factory(cancellationToken));
}

真正容易被忽略的是：AsyncLazy 的生命周期管理。它持有的 Task 不会自动释放，如果工厂返回的是长时运行或资源密集型 task（如未关闭的 HttpClient 请求），要确保上层控制好它的存活时间，必要时用 IDisposable 包装或依赖注入作用域来约束。