异步编程与多线程编程的联系和区别

参考网址：https://blog.csdn.net/qq_27825451/article/details/78853119

　　

一、异步编程与多线程的区别

共同点：异步和多线程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

不一样点：

        （1）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。

                 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

      （2）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（即便没法完                全不用，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。

        这里有一个疑问。异步操做没有建立新的线程，咱们必定会想，好比有一个文件操做，大量数据从硬盘上读取，若使用单线程的同步操做天然要等待会很长时间，可是若使用异步操做的话，咱们让数据读取异步进行，二线程在数据读取期间去干其余的事情，咱们会想，这怎么行呢，异步没有建立其余的线程，一个线程去干其余的事情去了，那数据的读取异步执行是去由谁完成的呢？实际上，本质是这样的。

        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。

       即CPU在数据的长时间读取过程当中 ，只须要作两件事，第一发布指令，开始数据交换；第二，交换结束，获得指令，CPU再进行后续操做。而中间读取数据漫长的等待过程，CPU自己就不须要参与，顺序执行就是我不参与可是我要干等着，效率低下；异步执行就是，我不须要参与那我就去干其余事情去了，你作完了再通知我就能够了（回调）。

       可是你想一下，若是有一些异步操做必需要CPU的参与才能完成呢，即我开始的那个线程是走不开的，这该怎么办呢，在.NET中，有线程池去完成，线程池会高效率的开启一个新的线程去完成异步操做，在python中这是系统本身去安排的，无需人工干预，这就比本身建立不少的线程更加高效。

总结：

       （1）“多线程”，第1、最大的问题在于线程自己的调度和运行须要不少时间，所以不建议本身建立太大量的线程；第2、共享资源的调度比较难，涉及到死锁，上锁等相关的概念。

       （2）“异步” ，异步最大的问题在于“回调”，这增长了软件设计上的难度。

在实际设计时，咱们能够将二者结合起来：

       （1）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。异步特别适用于大多数IO密集型的应用程序。
       （2）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。

二、在多线程编程和异步编程上的进步（以.NET和python语言为例进行说明）

       多线程最大的问题在于“线程的调度”，而在.NET中引入了线程池的概念，避免人为建立多余线程，让系统进行分配；而Python语言中的多线程编程效率一直饱受诟病，所以python不多使用多线程，通常使用“协程”，后面会讲到。

      异步最大的问题在于“回调”，.NET随着版本的升级，从多任务编程，到后面使用await-async关键字的提高，让人更加方便，不用注意到复杂的回调问题，用同步的思惟方式进行异步编程。python从3.4版本开始也开始使用协程和时间循环机制，从yield和yield from 语句中受到启发，解决了“回调问题”，而在python3.5版本中，也是使用了await-async关键字，进一步简化了编程。在这一方面，python和.NET有不少类似之处。（详细案例会在后面文章中展现）