异步和多线程的区别

红太狼 2022-12-20 05:50 188阅读 0赞

什么是多线程？  
多线程是实现异步的一种技术。异步是一种技术功能要求，多线程是实现异步的一种手段。除了使用多线程可以实现，异步I/O操作也能实现。硬盘，显卡这些硬件是可以不消耗CPU资源而自动与内存交换数据的，这也是实现异步的基本条件，当数据交互完成，再触发指定的回调函数，来实现异步之后的同步。

# 多线程和异步操作的异同 #

多线程和异步操作两者都可以达到避免调用线程阻塞的目的，从而提高软件的可响应性。甚至有些时候我们就认为多线程和异步操作是等同的概念。但是，多线程和异步操作还是有一些区别的。而这些区别造成了使用多线程和异步操作的时机的区别。

## 1.异步操作的本质 ##

所有的程序最终都会由计算机硬件来执行，所以为了更好的理解异步操作的本质，我们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友肯定对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可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令，硬件就开始自己和内存交换数据，在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知操作完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS这样的单进程（而且无线程概念）系统中也同样可以发起异步的DMA操作。

## 2. 线程的本质 ##

线程不是一个计算机硬件的功能，而是操作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，所以线程需要操作系统投入CPU资源来运行和调度。

## 3. 异步操作的优缺点 ##

因为异步操作无须额外的线程负担，并且使用回调的方式进行处理，在设计良好的情况下，处理函数可以不必使用共享变量（即使无法完全不用，最起码可以减少共享变量的数量），减少了死锁的可能。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与普通人的思维方式有些初入，而且难以调试。

## 4. 多线程的优缺点 ##

多线程的优点很明显，线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思维习惯，所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显，线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。

## 5. 适用范围 ##

在了解了线程与异步操作各自的优缺点之后，我们可以来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为：当需要执行I/O操作时，使用异步操作比使用线程+同步I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写，还包括数据库操作、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需要长时间CPU运算的场合，例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯，所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅，如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。

## 例子 ##

能和"异步"对比的, 是"同步". 简单来理解的话, "同步"是指一个进程发起请求之后, 需要一直等待返回的信息, 而"异步"是指可以进程发起请求之后, 可以处理其他的事情, 等到信息返回之后再次通知这个进程处理。

用一个不甚准确但是原理相通的例子可以理解: 假设你有一个网站, 需要嵌套一个广告, 如果是"同步"的, 那这个广告的加载缓慢就会使得请求一直等待, "阻塞"正常页面的显示, 而如果是"异步"的, 就可以向广告服务器发起请求后, 直接开始显示其他页面, 直到广告服务器返回结果后再开始显示广告.

那我们要怎么让这个请求变成"异步"的呢? 就可以使用"多线程"这种手段.

换一个生活场景理解的话, 就比如你要通知一群人"出来吃饭吧", 同步就是一个一个打电话, 打完一个才能打下一个, 一旦其中某人和你多说了几句, 就可能影响到你后续的通知时间. 而异步就相当于你可以不被阻塞的通知到所有人, 那就有很多方式, 比如群发短信等他们回消息, 比如打一个多方通话, 比如雇很多人帮你打电话等等.