异步操作的优缺点及其应用场合

Love The Way You Lie 2022-09-18 12:51 262阅读 0赞

我曾经提到异步操作能提高系统的吞吐能力，正确使用异步操作来校正滥用异步的错误做法，那异步究竟有何优点值得我们使用？而又有什么缺点需要我们使用的时候小心呢？诚如老赵所说， 异步并不一定能提高系统性能，甚至因为线程的创建，消亡，和切换会增加系统开销，但异步除了提高性能，还可以增强系统的健壮性。在过去，windows程序总是单线程的，在这样的系统中，如果出现了异常，系统就会 因此而崩溃，甚至连我们的操作系统也是单线程的，所以每次出现异常，我们的计算机用户都要不厌其烦强制关机，然后重启才能解决问题。加入多线程之后，当一个线程上的任务发生异常的时候，其他线程有能力不受影响，从此防止整个应用程序的崩溃。此外如果用户是在一个UI中操作某项耗时的操作，如果不使用异步，那UI线程就会被阻塞，导致界面无法响应，用户就会很无助，增加了异步，让复杂的任务在另外的线程中完成，就会有比较好的用户体验。而且异步并不是说对性能提高没有作用，CLR线程的创建，销毁，和线程上下文切换的确会有很大的开销，比如每创建一个线程，都必须申请 1MB的地址空间用于线程的用户模式，申请12KB左右的德地址空间用于线程的内核模式， 而且还要求进程调用每个dll中的一个 固定的函数来通知所有的dll系统创建了一个新的线程，同样在销毁的时候，也要做类似的通知，上面这一切 似乎都说明了异步操作对于性能的坏处，但事实并非完全如此，我们知道当前的处理器基本上都 是双核，或者支持hyper-thread，一个线程的执行总会占用 1 个cpu逻辑核，如果我们的计算机 是 4核，8核，而我们不采用异步，那其实多核就没什么太大优势，因为总是 1个核在工作，而 另外的核却在休息，效率肯定低下，而此时用多线程，就可以充分使用计算机的处理器资源。同 时对于一些有IO限制的操作而言，如读取磁盘文件，网络数据相关操作时，整个过程并不是完 全靠运算，而是要通过磁盘驱动器或者网络驱动器来协助完成，比如读取磁盘中的一个文件，当 应用程序的读取线程发出读请求的时候，该请求会被磁盘驱动器所排队处理，假如它是个很长的 操作，那么该操作会在磁盘驱动器上排队或者执行很长时间，而这段时间读线程就处于阻塞的状 态，这样就浪费了线程资源，正确的做法应该是线程将读请求发送到磁盘驱动器后马上返回，继 续处理其他任务，而当磁盘驱器操作完成的时候，由磁盘驱动器来通知或者由一个线程来轮询 执行状态。这样就防止线程资源被浪费，从而提高系统性能。总结一下上面的说法，

优点：     
1) 在 I/O受限等情况下，异步能提  
2) 异步能增强系统健壮性    
3) 异步能改善用户体验

同时也有缺点，如下     
1) 滥用异步，会影响性能    
2) 增加编程难度

总结对比各种异步操作的实现方式     
实现异步，主要包含以下几种方法     
1)  使用专用线程，方法为：     
System.Threading.ThreadStart ts = new System.Threading.ThreadStart(void(object state) target);     
System.Threading.Thread th = new System.Threading.Thread(ts);     
ts.Start();     
调用 Start()方法之前，并没有实质性得创建线程资源，而是 Start()后才进行创建，此种方式的好  
处在于能设置线程是前台线程还是后台线程，并且能控制线程的挂起和消亡     
    
2)  使用线程池中的线程     
线程是一种比较宝贵的资源，所以使用的时候就要加倍珍惜，线程池中线程在使用完成之后并不  
是马上销毁， 而是回到池中等待下一次的使用， 这样就可以较少线程创建的消耗。 使用方法如下：      
ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback callback)     
需要注意的是此种方法使用的均为后台线程

3)  使用异步编程模型     
这种方法是 MS推荐的使用方法，该模型普遍格式为：     
BeginXXX(…IAsyCallBack callback，object asyState);     
EndXXX(IAsyState ar);     
这种模型的好处上面已经有所阐述

4) 使用 BackgroundWorker     
.Net2.0 下提供了 BackgroundWorker，使用它可以轻易的完成异步操作，并且它还有一些功能  
上的加强，比如取消操作、