C#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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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，现在我们来研究几个实际的异步操作例子吧。

　　实例1：由delegate产生的异步方法到底是怎么回事？

　　大家可能都知道，使用delegate可以“自动”使一个方法可以进行异步的调用。从直觉上来说，我觉得是由编译器或者CLR使用了另外的线程来执行目标方法。到底是不是这样呢？让我们来用一段代码证明一下吧。

显示代码打印01 using System;

02 using System.Threading;

03

04 namespace AsyncDelegateDemo

05 {

06 delegate void AsyncFoo(int i);

07 class Program

08 {

09 /// <summary>

10 /// 输出当前线程的信息

11 /// </summary>

12 /// <param name="name">方法名称</param>

13

14 static void PrintCurrThreadInfo(string name)

15 {

16 Console.WriteLine("Thread Id of " + name+ " is: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId+ ", current thread is "

17 + (Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread ? "" : "not ")

18 + "thread pool thread.");

19 }

20

21 /// <summary>

22 /// 测试方法，Sleep一定时间

23 /// </summary>

24 /// <param name="i">Sleep的时间</param>

25 static void Foo(int i)

26 {

27 PrintCurrThreadInfo("Foo()");

28 Thread.Sleep(i);

29 }

30

31 /// <summary>

32 /// 投递一个异步调用

33 /// </summary>

34 static void PostAsync()

35 {

36 AsyncFoo caller = new AsyncFoo(Foo);

37 caller.BeginInvoke(1000, new AsyncCallback(FooCallBack), caller);

38 }

39

40 static void Main(string[] args)

41 {

42 PrintCurrThreadInfo("Main()");

43 for(int i = 0; i < 10 ; i++)

44 {

45 PostAsync();

46 }

47 Console.ReadLine();

48 }

49

50 static void FooCallBack(IAsyncResult ar)

51 {

52 PrintCurrThreadInfo("FooCallBack()");

53 AsyncFoo caller = (AsyncFoo) ar.AsyncState;

54 caller.EndInvoke(ar);

55 }

56 }

57 }

从输出可以看出，.net使用delegate来“自动”生成的异步调用是使用了另外的线程（而且是线程池线程）。