我们会了解到异步的实质、任务的实质,以及为什么有了任务还需要一个并行类(Parallel)等问题。同时,本章内容还会告诉我们如何优雅地控制线程,并且处理任务和并行中的异常。本节为大家介绍建议71:区分异步和多线程应用场景。
本章将通过具体的实例,让我们熟悉异步、多线程、任务和并行。我们会了解到异步的实质、任务的实质,以及为什么有了任务还需要一个并行类(Parallel)等问题。同时,本章内容还会告诉我们如何优雅地控制线程,并且处理任务和并行中的异常。
多线程编码是所有开发人员前进途中的一个坎,现在,该是尝试克服它的时候了。
建议71:区分异步和多线程应用场景
初学者有时候会将异步和多线程混为一谈。如果对它们之间的区别不是很清楚,很容易写出下面这样的代码:
- private void buttonGetPage_Click(object sender, EventArgs e)
- {
- Thread t = new Thread(() =>
- {
- var request = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/luminji");
- var response = request.GetResponse();
- var stream = response.GetResponseStream();
- using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
- {
- var content = reader.ReadLine();
- textBoxPage.Text = content;
- }
- });
- t.Start();
- }
上面的代码模拟了在一个Winform窗体程序中,单击Button获取某个网页的内容并显示出来。可以预见,如果该网页的内容很多,或者当前的网络状况不太好,获取网页的过程会持续较长时间。于是,我们可能会想到用新起工作线程的方法来完成这项工作,这样在等待网页内容返回的过程中Winform界面就不会被阻滞了。
是的,上面的程序解决了界面阻滞的问题,但是,它高效吗?答案是:不。要理解这一点,需要从“IO操作的DMA(Direct Memory
Access)模式”开始讲起。DMA即直接内存访问,是一种不经过CPU而直接进行内存数据存储的数据交换模式。通过DMA的数据交换几乎可以不损耗CPU的资源。在硬件中,硬盘、网卡、声卡、显卡等都有DMA功能。CLR所提供的异步编程模型就是让我们充分利用硬件的DMA功能来释放CPU的压力。
了解这一点,再来重新审视本建议开头的这个例子。其开头部分的示例代码可以用图6-1来阐述。
图6-1 多线程工作的示意图 |
为了获取网页,CLR新起了一个工作线程,然后在读取网页的整个过程中,该工作线程始终被阻滞,直到获取网页完毕为止。在整个过程中,工作线程被占用着,这意味着系统的资源始终被消耗着、等待着。
如果我们修改一下代码,使用异步模式去实现,代码如下所示:
- private void buttonGetPage_Click(object sender, EventArgs e)
- {
- var request = HttpWebRequest.Create("http://www.sina.com.cn");
- request.BeginGetResponse(this.AsyncCallbackImpl, request);
- }
- public void AsyncCallbackImpl(IAsyncResult ar)
- {
- WebRequest request = ar.AsyncState as WebRequest;
- var response = request.EndGetResponse(ar);
- var stream = response.GetResponseStream();
- using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
- {
- var content = reader.ReadLine();
- textBoxPage.Text = content;
- }
- }
以上代码的工作机制可以用图6-2来描述
图6-2 异步工作的机制 |
经过修改的示例采用了异步模式,它使用线程池进行管理。新起异步操作后,CLR会将工作丢给线程池中的某个工作线程来完成。当开始I/O操作的时候,异步会将工作线程还给线程池,这时候就相当于获取网页的这个工作不会再占用任何CPU资源了。直到异步完成,即获取网页完毕,异步才会通过回调的方式通知线程池,让CLR响应异步完毕。可见,异步模式借助于线程池,极大地节约了CPU的资源。
明白了异步和多线程的区别后,我们来确定两者的应用场景:
计算密集型工作,采用多线程。
IO密集型工作,采用异步机制。