C# 多線程與異步操做實現的探討

 

多線程和異步操做的異同 算法

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。 數據庫

異步操做的本質 編程

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。 網絡

線程的本質 多線程

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。 併發

異步操做的優缺點 異步

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。 ide

多線程的優缺點 函數

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。 測試

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。

實例研究

說了那麼理論上的東西,可能有些兄弟早就不耐煩了,如今咱們來研究幾個實際的異步操做例子吧。

實例1:由delegate產生的異步方法究竟是怎麼回事?

你們可能都知道,使用delegate能夠「自動」使一個方法能夠進行異步的調用。從直覺上來講,我以爲是由編譯器或者CLR使用了另外的線程來執行目標方法。究竟是不是這樣呢?讓咱們來用一段代碼證實一下吧。

using System;
using System.Threading;

namespace AsyncDelegateDemo
{
  delegate void AsyncFoo(int i);
  class Program
  {
    /// <summary>
    /// 輸出當前線程的信息
    /// </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>
    /// 測試方法,Sleep必定時間
    /// </summary>
    /// <param name="i"& gt;Sleep的時間&lt;/param>
    static void Foo(int i)
    {
       PrintCurrThreadInfo("Foo()");
       Thread.Sleep(i);
    }

    /// <summary>
    /// 投遞一個異步調用
    /// </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 &lt; 10 ; i++)
      {
         PostAsync();
      }
      Console.ReadLine();
    }

    static void FooCallBack(IAsyncResult ar)
    {
      PrintCurrThreadInfo("FooCallBack()");
      AsyncFoo caller = (AsyncFoo) ar.AsyncState;
      caller.EndInvoke(ar);
    }
  }
}
這段代碼代碼的輸出以下:

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.

從輸出能夠看出,.net使用delegate來「自動」生成的異步調用是使用了另外的線程(並且是線程池線程)。

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