• 多线程和异步


      C#中异步和多线程的区别是什么呢?异步和多线程两者都可以达到避免调用线程阻塞的目的,从而提高软件的可响应性。甚至有些时候我们就认为异步和多线程是等同的概念。但是,异步和多线程还是有一些区别的。而这些区别造成了使用异步和多线程的时机的区别。  

      异步操作的本质

      所有的程序最终都会由计算机硬件来执行,所以为了更好的理解异步操作的本质,我们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友肯定对DMA这个词不陌生,硬盘、光驱的技术规格中都有明确DMA的模式指标,其实网卡、声卡、显卡也是有DMA功能的。DMA就是直 接内存访问的意思,也就是说,拥有DMA功能的硬件在和内存进行数据交换的时候可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令,硬件就开 始自己和内存交换数据,在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知操作完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS 这样的单进程(而且无线程概念)系统中也同样可以发起异步的DMA操作。

      当进行IO Bound操作时,异步会将工作交给线程池,这时IO工作不会再占用任何CPU资源,直到异步完成,异步会通过回调的方式通知线程池,让CLR响应异步完成。

      线程的本质

      线程不是一个计算机硬件的功能,而是操作系统提供的一种逻辑功能,线程本质上是进程中一段并发运行的代码,所以线程需要操作系统投入CPU资源来运行和调度。

      异步操作的优缺点

      因为异步操作无须额外的线程负担,并且使用回调的方式进行处理,在设计良好的情况下,处理函数可以不必使用共享变量(即使无法完全不用,最起码可以减少 共享变量的数量),减少了死锁的可能。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高,程序主要使用回调方式进行处理,与普通人的思维方式有些出入,而且难以调试。

      多线程的优缺点

      多线程的优点很明显,线程中的处理程序依然是顺序执行,符合普通人的思维习惯,所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显,线程的使用(滥用)会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。

      适用范围

      在了解了线程与异步操作各自的优缺点之后,我们可以来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为:当需要执行I/O操作时,使用异步操作比使用线程+同步 I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写,还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.net Remoting等跨进程的调用。

      而线程的适用范围则是那种需要长时间CPU运算的场合,例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯,所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅,如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。

      异步的一个示例

      大家可能都知道,使用delegate可以“自动”使一个方法可以进行异步的调用。从直觉上来说,我觉得是由编译器或者CLR使用了另外的线程来执行目标方法。到底是不是这样呢?

    复制代码
    using System;
    using System.Threading;
    namespace 异步
    {
        delegate void AsyncFoo(int i);
        class Program
        {
            /// ﹤summary﹥   
            /// 输出当前线程的信息   
            /// ﹤/summary﹥      
            /// ﹤param name="name"﹥方法名称﹤/param﹥    
            static void PrintCurrThreadInfo(string name)
            {
                Console.WriteLine("Thread Id of " + name + " is: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ", current thread is "
                    + (Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread ? "" : "not ") + "thread pool thread.");
            }
    
    
            /// ﹤summary﹥   
            /// 测试方法,Sleep一定时间   
            /// ﹤/summary﹥   
            /// ﹤param name="i"﹥Sleep的时间﹤/param﹥   
            static void Foo(int i)
            {
                PrintCurrThreadInfo("Foo()");
                Thread.Sleep(i);
            }
    
    
            /// ﹤summary﹥   
            /// 投递一个异步调用   
            /// ﹤/summary﹥   
            static void PostAsync()
            {
                AsyncFoo caller = new AsyncFoo(Foo);
                caller.BeginInvoke(1000, new AsyncCallback(FooCallBack), caller);
            }
    
    
            static void Main(string[] args)
            {
                PrintCurrThreadInfo("Main()");
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    PostAsync();
                }
                Console.ReadLine();
            }
    
    
            static void FooCallBack(IAsyncResult ar)
            {
                PrintCurrThreadInfo("FooCallBack()");
                AsyncFoo caller = (AsyncFoo)ar.AsyncState;
                caller.EndInvoke(ar);
            }
        }
    }
    复制代码

    程序的输出如下:

    看样子答案是肯定的。

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