科普：多線程與異步的區(qū)別

更新時間：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、多線程的優(yōu)缺點等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

隨著擁有多個硬線程CPU（超線程、雙核）的普及，多線程和異步操作等并發(fā)程序設計方法也受到了更多的關注和討論。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到避免調(diào)用線程阻塞的目的，從而提高軟件的可響應性。甚至有些時候我們就認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機的區(qū)別。

　　異步操作的本質(zhì)

　　所有的程序最終都會由計算機硬件來執(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。熟悉電腦硬件的朋友肯定對DMA這個詞不陌生，硬盤、光驅(qū)的技術規(guī)格中都有明確DMA的模式指標，其實網(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)存進行數(shù)據(jù)交換的時候可以不消耗CPU資源。只要CPU在發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸時發(fā)送一個指令，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觸發(fā)一個中斷來通知操作完成。這些無須消耗CPU時間的I/O操作正是異步操作的硬件基礎。所以即使在DOS這樣的單進程（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)
　　線程不是一個計算機硬件的功能，而是操作系統(tǒng)提供的一種邏輯功能，線程本質(zhì)上是進程中一段并發(fā)運行的代碼，所以線程需要操作系統(tǒng)投入CPU資源來運行和調(diào)度。

　　異步操作的優(yōu)缺點

　　因為異步操作無須額外的線程負擔，并且使用回調(diào)的方式進行處理，在設計良好的情況下，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。當然異步操作也并非完美無暇。編寫異步操作的復雜程度較高，程序主要使用回調(diào)方式進行處理，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
　　多線程的優(yōu)點很明顯，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慣，所以編程簡單。但是多線程的缺點也同樣明顯，線程的使用（濫用）會給系統(tǒng)帶來上下文切換的額外負擔。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)缺點之后，我們可以來探討一下線程和異步的合理用途。我認為：當需要執(zhí)行I/O操作時，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)絡的讀寫，還包括數(shù)據(jù)庫操作、Web Service、HttpRequest以及.Net Remoting等跨進程的調(diào)用。
　　而線程的適用范圍則是那種需要長時間CPU運算的場合，例如耗時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慣，所以很多朋友往往會使用線程來執(zhí)行耗時較長的I/O操作。這樣在只有少數(shù)幾個并發(fā)操作的時候還無傷大雅，如果需要處理大量的并發(fā)操作時就不合適了。