The "Continuation Passing Style" basics and provide seamless interoperability .NET Task and F# Async workflow implicit conversion technics. "NLNagoya 2016" conference session slides.

1. continuatioN
Linking
2016.04.16 NL-NAGOYA 2016 KOUJI MATSUI (@KEKYO2)

2. 自己紹介
けきょ (@kekyo2, www.kekyo.net)
ロードバイク乗り
Microsoft MVP for Visual Studio and Development Technology
認定スクラムマスター・スクラムプロダクトオーナー
Center CLRオーガナイザー

3. 最近
というか、かなり昔から「継続」に興味がありまして。
◦ ブログに連載を始めました
※ 注: 学問的厳密性は無いです

4. アジェンダ
CPS (継続渡しスタイル / Continuation Passing Style)
.NET Task / async-await / F# Async workflow
Continuation Linking

5. キーワード: Continuation Passing Style
「継続渡しスタイル」
◦ 継続渡しスタイル (CPS: Continuation-passing style) とは、プログラムの制御を
継続を用いて陽に表すプログラミングスタイルのことである。
(Wikipedia)
何だ、
名 古 屋 的 ヤ ヴァ イ や つ か。
… 陽に表す、とは

6. Continuation Passing Style
処理の完了時に、次に実行すべき
処理を渡させる
継続させる処理を関数（ラムダ式）
でネストさせて渡していく
一般的な逐次処理

7. Continuation Passing Style
「継続渡し (Continuation Passing)」
継続させる処理 ≒ コールバック

8. Continuation Passing Style
コールバックで処理を継続させるといえば、
JavaScriptのコールバックハンドラーとかメジャーですね。
「継続渡し (Continuation Passing)」
難しくない！！
「CPS」という名前を付けただけだ！

9. Continuation Passing Style
CPSについてわかりましたか？
これが何？という疑問は「沼」なので、ここではスルーします。
◦ 各自、ググって下さい。
「継続渡し」というものが感覚的に分かればよいです。

10. アジェンダ
CPS (継続渡しスタイル / Continuation Passing Style)
.NET Task / async-await / F# Async workflow
Continuation Linking

11. キーワード: .NET Task
.NET 4.0から導入された、「タスク」を透過的に扱うクラス。
更に、.NET 4.5とC# 5.0のasync-awaitを使って、非同期処理をタ
スクとして扱えるようにした。
CPSと何の関係が？

12. .NET Task (.NET 4.0 / C# 4.0)
まずは、.NET 4.0 TaskのCPS (ContinueWithを使う)
関数に直接継続を渡していないが、
Task.ContinueWithに継続を渡している ≒ CPS
注: 手を抜いてasync使ってます

13. .NET Task (.NET 4.5/C# 5.0)
そして、.NET 4.5/C# 5.0 でのasync-awaitによる非同期処理
これが「継続」だと
分かりますか？
async-awaitでもTaskを使う

14. .NET Task comparison
つまり、async-awaitによるTaskの継続も、
「構文糖」と見なせば一種のCPSです。
…たぶん
これが .NET 4.0 (C# 4.0 Task only) こうなる .NET 4.5 (C# 5.0 async-await)

15. キーワード: F# Async workflow
F# 2.0から導入された「非同期ワークフロー」。
非同期処理をシームレスにF#構文に統合（.NET 2.0以降）
CPSと何の関係が？

16. F# Async workflow
ほとんどasync-awaitと一緒
これが「継続」だと分かりますか？
返されるのは Async<int>
※ let! (Let-Bang) は、Async<T>を非同期処理として待機して、結果のTを束縛します。
C#でのawaitに相当。
※ F# Async workflowのCPSは長いので省略。
Async.FromContinuations<T>関数を使います。

17. 非同期継続のまとめ
.NET Task : ContinueWith
.NET Task : async-await
F# Async workflow : let!
それぞれの非同期処理の継続手段が、暗に「CPS」であることが
わかりましたか？

18. アジェンダ
CPS (継続渡しスタイル / Continuation Passing Style)
.NET Task / async-await / F# Async workflow
Continuation Linking

19. 「継続」を「接続」する
.NET TaskとF# Asyncをシームレスに接続して、相互運用可能に
できたらいいね。
◦ 大枠において対比出来る、Task<T> ⇔ Async<T> という関係から妄想
つまり:
◦ F# AsyncをC#側でawait出来たらいいよね？
◦ .NET TaskをF# Async workflowでlet!出来たらいいよね？
◦ HttpClient.GetStreamAsync()とか、普通にuse!できるようになるよ。

20. .NET Task / C#側のシナリオ
Async<T>クラスに対して拡張メソッドを定義して「AsTaskメ
ソッド」を生やし、 Async<T> →Task<T>に変換可能にする。
◦ Async.StartWithContinuations<T>関数を使って、TaskCompletionSource<T>
を操作（SetResult・SetException・SetCanceled）し、Task<T>クラスを返
す。
Async<T>クラスに対して拡張メソッドを定義して「GetAwaiter
メソッド」を生やす。
◦ C# でAsync<T>に対して直接awaitが可能になる。
※ F#のAsync<T>クラスは、正確にはFSharpAsync<‘T>クラスです。

21. .NET Task / C#側のシナリオ
Async<int>を直接awaitで待機
（GetAwaiterが呼ばれる）

22. F# Async workflow側のシナリオ
Asyncクラスに対して拡張関数を定義して「AsAsync関数」を生
やし、Task<T>→Async<T>に変換可能にする。
◦ Async.FromContinuations<T>関数を使って、Task.ContinueWithメソッドの
コールバックからAsync<T>の継続を操作する。
AsyncBuilder<T>クラスに対して拡張関数を定義して「Source関
数」を生やす。
◦ Source関数がTask<T>を受け取りAsync<T>に変換することで、F# Async
workflow内で直接let! が可能になる。
※ let!の他にdo!・return!・use!もありますが、Source関数を定義することでこれらすべ
てに対応できます。

23. F# Async workflow側のシナリオ
Task<int>を直接let!で待機
（Sourceが呼ばれる）

24. こまごまとしたシナリオ
System.VoidとFSharp.Unitの、型安全な変換の考慮
◦ Async<unit>をawaitすると、戻り値を受け取れないようにする。
◦ Task（非ジェネリック）は、do!しかできないようにする。
CancellationTokenのサポート
◦ F#側はAsync workflowのコンテキスト中で共通に割り当てられるTokenが存在
するが、Task側にはそのような概念はない。
◦ AsTask/AsAsyncで変換する際に、明示的に渡せるようにする。
Async.RunSynchronous関数を使わない
◦ 使ったらハードブロックしてしまう。Task.Waitメソッドを呼び出すことに該
当。FromContinuations<T>やStartWithContinuations<T>を使う。
AsyncCompletionSource<T>を作る
◦ FromContinuations<T>はコールバック関数を基礎としているので扱いにくい。
TaskCompletionSource<T>に相当する、F# Asyncの委譲クラスが必要。

25. ご清聴ありがとうございました！
これで実装してます→ GitHub: FusionTasks
◦ https://github.com/kekyo/FSharp.Control.FusionTasks
◦ https://www.nuget.org/packages/FSharp.Control.FusionTasks.FS40/
スライドはブログに上げます
◦ http://www.kekyo.net/
※ Thx: JavaScript プログラミング解説
http://so-zou.jp/web-app/tech/programming/javascript/event/handler/