委托事件学习之旅（四）：异步调用与多线程的区别

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随着拥有多个硬线程CPU（超线程、双核）的普及，多线程和异步操做等并发程序设计方法也受到了更多的关注和讨论。本文主要是想探讨一下如何使用并发来最大化程序的性能。

　　多线程和异步操做的异同

　　多线程和异步操做二者均可以达到避免调用线程阻塞的目的，从而提升软件的可响应性。甚至有些时候咱们就认为多线程和异步操做是等同的概念。可是，多线程和异步操做仍是有一些区别的。而这些区别形成了使用多线程和异步操做的时机的区别。多线程是实现异步的一个重要手段，但不是惟一手段，对以一个单线程程序也能够是异步执行的。

　　异步操做的本质

　　全部的程序最终都会由计算机硬件来执行，因此为了更好的理解异步操做的本质，咱们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友确定对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能够不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令，硬件就开 始本身和内存交换数据，在传输完成以后硬件会触发一个中断来通知操做完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操做正是异步操做的硬件基础。因此即便在DOS 这样的单进程（并且无线程概念）系统中也一样能够发起异步的DMA操做。异步编程的目的就是为了可以是实现并行，但不只是提升多处理器间的并行度，同时也是提升处理器与I/O处理器的并行度。非阻塞模式通常特指异步的I/O 操做，能够算是异步编程的一种类型。

　　线程的本质

　　线程不是一个计算机硬件的功能，而是操做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，因此线程须要操做系统投入CPU资源来运行和调度。

　　异步操做的优缺点

　　由于异步操做无须额外的线程负担，而且使用回调的方式进行处理，在设计良好的状况下，处理函数能够没必要使用共享变量（即便没法彻底不用，最起码能够减小 共享变量的数量），减小了死锁的可能。固然异步操做也并不是完美无暇。编写异步操做的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与普通人的思惟方式有些初入，并且难以调试。

　　多线程的优缺点

　　多线程的优势很明显，线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思惟习惯，因此编程简单。可是多线程的缺点也一样明显，线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担。而且线程间的共享变量可能形成死锁的出现。

　　适用范围

　　在了解了线程与异步操做各自的优缺点以后，咱们能够来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为：当须要执行I/O操做时，使用异步操做比使用线程+同步 I/O操做更合适。I/O操做不只包括了直接的文件、网络的读写，还包括数据库操做、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须要长时间CPU运算的场合，例如耗时较长的图形处理和算法执行。可是往 往因为使用线程编程的简单和符合习惯，因此不少朋友每每会使用线程来执行耗时较长的I/O操做。这样在只有少数几个并发操做的时候还无伤大雅，若是须要处 理大量的并发操做时就不合适了。

　　对于CPU来讲如下意味着什么

　　线程：意味了CPU的一组寄存器

　　进程：意味着CPU的页目录寄存器

　　IO：意味着一些端口或内存地址空间中一些地址