C#中異步和多線程的區(qū)別

2019-11-10 22:30:38

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供稿：網(wǎng)友

C#中異步和多線程的區(qū)別是什么呢？異步和多線程兩者都可以達(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)為異步和多線程是等同的概念。但是，異步和多線程還是有一些區(qū)別的。而這些區(qū)別造成了使用異步和多線程的時(shí)機(jī)的區(qū)別。

異步和多線程的區(qū)別之異步操作的本質(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。

異步和多線程的區(qū)別之線程的本質(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。

異步和多線程的區(qū)別之異步操作的優(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。

異步和多線程的區(qū)別之多線程的優(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(jiǎn)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(kù)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(zhǎng)時(shí)間CPU運(yùn)算的場(chǎng)合，例如耗時(shí)較長(zhǎng)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(jiǎn)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(zhǎng)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。

異步和多線程的區(qū)別實(shí)例研究

說了那么理論上的東西，可能有些兄弟早就不耐煩了，現(xiàn)在我們來研究幾個(gè)實(shí)際的異步操作例子吧。

異步和多線程的區(qū)別實(shí)例：由delegate產(chǎn)生的異步方法到底是怎么回事？

大家可能都知道，使用delegate可以“自動(dòng)”使一個(gè)方法可以進(jìn)行異步的調(diào)用。從直覺上來說，我覺得是由編譯器或者CLR使用了另外的線程來執(zhí)行目標(biāo)方法。到底是不是這樣呢？讓我們來用一段代碼證明一下吧。

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758 using System; using System.Threading;namespace AsyncDelegateDemo{ delegate void AsyncFoo(int i); class Program { /// ﹤summary﹥ /// 輸出當(dāng)前線程的信息 /// ﹤/summary﹥ /// ﹤param name="name"﹥方法名稱﹤/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﹥ /// 測(cè)試方法，Sleep一定時(shí)間 /// ﹤/summary﹥ /// ﹤param name="i"﹥Sleep的時(shí)間﹤/param﹥ static void Foo(int i) { PrintCurrThreadInfo("Foo()"); Thread.Sleep(i); } /// ﹤summary﹥ /// 投遞一個(gè)異步調(diào)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 < 100; i++) { PostAsync(); } Console.ReadLine(); } static void FooCallBack(IAsyncResult ar) { PrintCurrThreadInfo("FooCallBack()"); AsyncFoo caller = (AsyncFoo)ar.AsyncState; caller.EndInvoke(ar); } }}