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科普：多線程與異步的區(qū)別

更新時(shí)間：2015年06月05日 09:48:05 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了科普：多線程與異步的區(qū)別,本文講解了多線程和異步操作的異同、異步操作的本質(zhì)、線程的本質(zhì)、異步操作的優(yōu)缺點(diǎn)、多線程的優(yōu)缺點(diǎn)等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

隨著擁有多個(gè)硬線程CPU（超線程、雙核）的普及，多線程和異步操作等并發(fā)程序設(shè)計(jì)方法也受到了更多的關(guān)注和討論。本文主要是想與園中各位高手一同探討一下如何使用并發(fā)來最大化程序的性能。

　　多線程和異步操作的異同

　　多線程和異步操作兩者都可以達(dá)到避免調(diào)用線程阻塞的目的，從而提高軟件的可響應(yīng)性。甚至有些時(shí)候我們就認(rèn)為多線程和異步操作是等同的概念。但是，多線程和異步操作還是有一些區(qū)別的。而這些區(qū)別造成了使用多線程和異步操作的時(shí)機(jī)的區(qū)別。

　　異步操作的本質(zhì)

　　所有的程序最終都會(huì)由計(jì)算機(jī)硬件來執(zhí)行，所以為了更好的理解異步操作的本質(zhì)，我們有必要了解一下它的硬件基礎(chǔ)。熟悉電腦硬件的朋友肯定對(duì)DMA這個(gè)詞不陌生，硬盤、光驅(qū)的技術(shù)規(guī)格中都有明確DMA的模式指標(biāo)，其實(shí)網(wǎng)卡、聲卡、顯卡也是有DMA功能的。DMA就是直接內(nèi)存訪問的意思，也就是說，擁有DMA功能的硬件在和內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的時(shí)候可以不消耗CPU資源。只要CPU在發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)送一個(gè)指令，硬件就開始自己和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，在傳輸完成之后硬件會(huì)觸發(fā)一個(gè)中斷來通知操作完成。這些無須消耗CPU時(shí)間的I/O操作正是異步操作的硬件基礎(chǔ)。所以即使在DOS這樣的單進(jìn)程（而且無線程概念）系統(tǒng)中也同樣可以發(fā)起異步的DMA操作。

　　線程的本質(zhì)
　　線程不是一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件的功能，而是操作系統(tǒng)提供的一種邏輯功能，線程本質(zhì)上是進(jìn)程中一段并發(fā)運(yùn)行的代碼，所以線程需要操作系統(tǒng)投入CPU資源來運(yùn)行和調(diào)度。

　　異步操作的優(yōu)缺點(diǎn)

　　因?yàn)楫惒讲僮鳠o須額外的線程負(fù)擔(dān)，并且使用回調(diào)的方式進(jìn)行處理，在設(shè)計(jì)良好的情況下，處理函數(shù)可以不必使用共享變量（即使無法完全不用，最起碼可以減少共享變量的數(shù)量），減少了死鎖的可能。當(dāng)然異步操作也并非完美無暇。編寫異步操作的復(fù)雜程度較高，程序主要使用回調(diào)方式進(jìn)行處理，與普通人的思維方式有些初入，而且難以調(diào)試。

　　多線程的優(yōu)缺點(diǎn)
　　多線程的優(yōu)點(diǎn)很明顯，線程中的處理程序依然是順序執(zhí)行，符合普通人的思維習(xí)慣，所以編程簡單。但是多線程的缺點(diǎn)也同樣明顯，線程的使用（濫用）會(huì)給系統(tǒng)帶來上下文切換的額外負(fù)擔(dān)。并且線程間的共享變量可能造成死鎖的出現(xiàn)。

　　適用范圍

　　在了解了線程與異步操作各自的優(yōu)缺點(diǎn)之后，我們可以來探討一下線程和異步的合理用途。我認(rèn)為：當(dāng)需要執(zhí)行I/O操作時(shí)，使用異步操作比使用線程+同步I/O操作更合適。I/O操作不僅包括了直接的文件、網(wǎng)絡(luò)的讀寫，還包括數(shù)據(jù)庫操作、Web Service、HttpRequest以及.Net Remoting等跨進(jìn)程的調(diào)用。
　　而線程的適用范圍則是那種需要長時(shí)間CPU運(yùn)算的場合，例如耗時(shí)較長的圖形處理和算法執(zhí)行。但是往往由于使用線程編程的簡單和符合習(xí)慣，所以很多朋友往往會(huì)使用線程來執(zhí)行耗時(shí)較長的I/O操作。這樣在只有少數(shù)幾個(gè)并發(fā)操作的時(shí)候還無傷大雅，如果需要處理大量的并發(fā)操作時(shí)就不合適了。