C#多线程与异步的区别

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。本文主要是想与园中各位高手一同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。

　　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。

　　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。可是每每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。
　　实例研究
　　说了那么理论上的东西，可能有些兄弟早就不耐烦了，如今咱们来研究几个实际的异步操做例子吧。
　　实例1：由delegate产生的异步方法究竟是怎么回事？

　　你们可能都知道，使用delegate能够"自动"使一个方法能够进行异步的调用。从直觉上来讲，我以为是由编译器或者CLR使用了另外的线程来执行目标方法。究竟是不是这样呢？让咱们来用一段代码证实一下吧。

using System;
using System.Threading;

namespace AsyncDelegateDemo
{
  delegate void AsyncFoo(int i);
  class Program
  {
    ///<summary>
    /// 输出当前线程的信息
    ///</summary>
   ///<param name="name">方法名称</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>
    /// 测试方法，Sleep必定时间
    ///</summary>
    ///<param name="i">Sleep的时间</param>
    static void Foo(int i)
    {
       PrintCurrThreadInfo("Foo()");
       Thread.Sleep(i);
    }

    ///<summary>
    /// 投递一个异步调用
    ///</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 < 10 ; i++)
      {
         PostAsync();
      }
      Console.ReadLine();
    }

    static void FooCallBack(IAsyncResult ar)
    {
      PrintCurrThreadInfo("FooCallBack()");
      AsyncFoo caller = (AsyncFoo) ar.AsyncState;
      caller.EndInvoke(ar);
    }
  }
}  

这段代码代码的输出以下：

Thread Id of Main() is: 1, current thread is not thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 4, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 5, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 4, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 4, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 6, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 5, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 5, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 7, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of Foo() is: 3, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 4, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 6, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 5, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 7, current thread is thread pool thread.
Thread Id of FooCallBack() is: 3, current thread is thread pool thread.  

　　从输出能够看出，.net使用delegate来"自动"生成的异步调用是使用了另外的线程（并且是线程池线程）。