委託事件學習之旅（四）：異步調用與多線程的區別

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隨着擁有多個硬線程CPU（超線程、雙核）的普及，多線程和異步操做等併發程序設計方法也受到了更多的關注和討論。本文主要是想探討一下如何使用併發來最大化程序的性能。

　　多線程和異步操做的異同

　　多線程和異步操做二者均可以達到避免調用線程阻塞的目的，從而提升軟件的可響應性。甚至有些時候咱們就認爲多線程和異步操做是等同的概念。可是，多線程和異步操做仍是有一些區別的。而這些區別形成了使用多線程和異步操做的時機的區別。多線程是實現異步的一個重要手段，但不是惟一手段，對以一個單線程程序也能夠是異步執行的。

　　異步操做的本質

　　全部的程序最終都會由計算機硬件來執行，因此爲了更好的理解異步操做的本質，咱們有必要了解一下它的硬件基礎。 熟悉電腦硬件的朋友確定對DMA這個詞不陌生，硬盤、光驅的技術規格中都有明確DMA的模式指標，其實網卡、聲卡、顯卡也是有DMA功能的。DMA就是直 接內存訪問的意思，也就是說，擁有DMA功能的硬件在和內存進行數據交換的時候能夠不消耗CPU資源。只要CPU在發起數據傳輸時發送一個指令，硬件就開 始本身和內存交換數據，在傳輸完成以後硬件會觸發一箇中斷來通知操做完成。這些無須消耗CPU時間的I/O操做正是異步操做的硬件基礎。因此即便在DOS 這樣的單進程（並且無線程概念）系統中也一樣能夠發起異步的DMA操做。異步編程的目的就是爲了可以是實現並行，但不只是提升多處理器間的並行度，同時也是提升處理器與I/O處理器的並行度。非阻塞模式通常特指異步的I/O 操做，能夠算是異步編程的一種類型。

　　線程的本質

　　線程不是一個計算機硬件的功能，而是操做系統提供的一種邏輯功能，線程本質上是進程中一段併發運行的代碼，因此線程須要操做系統投入CPU資源來運行和調度。

　　異步操做的優缺點

　　由於異步操做無須額外的線程負擔，而且使用回調的方式進行處理，在設計良好的狀況下，處理函數能夠沒必要使用共享變量（即便沒法徹底不用，最起碼能夠減小 共享變量的數量），減小了死鎖的可能。固然異步操做也並不是完美無暇。編寫異步操做的複雜程度較高，程序主要使用回調方式進行處理，與普通人的思惟方式有些初入，並且難以調試。

　　多線程的優缺點

　　多線程的優勢很明顯，線程中的處理程序依然是順序執行，符合普通人的思惟習慣，因此編程簡單。可是多線程的缺點也一樣明顯，線程的使用（濫用）會給系統帶來上下文切換的額外負擔。而且線程間的共享變量可能形成死鎖的出現。

　　適用範圍

　　在瞭解了線程與異步操做各自的優缺點以後，咱們能夠來探討一下線程和異步的合理用途。我認爲：當須要執行I/O操做時，使用異步操做比使用線程+同步 I/O操做更合適。I/O操做不只包括了直接的文件、網絡的讀寫，還包括數據庫操做、Web Service、HttpRequest以及.net Remoting等跨進程的調用。而線程的適用範圍則是那種須要長時間CPU運算的場合，例如耗時較長的圖形處理和算法執行。可是往 往因爲使用線程編程的簡單和符合習慣，因此不少朋友每每會使用線程來執行耗時較長的I/O操做。這樣在只有少數幾個併發操做的時候還無傷大雅，若是須要處 理大量的併發操做時就不合適了。

　　對於CPU來講如下意味着什麼

　　線程：意味了CPU的一組寄存器

　　進程：意味着CPU的頁目錄寄存器

　　IO：意味着一些端口或內存地址空間中一些地址