异步编程系列第02章 你有什么理由使用Async异步编程
在学异步，有位园友推荐了《async in C#5.0》，没找到中文版，恰巧也想提高下英文，用我拙劣的英文翻译一些重要的部分，纯属娱乐，简单分享，保持学习，谨记谦虚。
如果你觉得这件事儿没意义翻译的又差，尽情的踩吧。如果你觉得值得鼓励，感谢留下你的赞，愿爱技术的园友们在今后每一次应该猛烈突破的时候，不选择知难而退。在每一次应该独立思考的时候，不选择随波逐流，应该全力以赴的时候，不选择尽力而为,不辜负每一秒存在的意义。
转载和爬虫请注明原文链接http://www.cnblogs.com/tdws/p/5618321.html，博客园 蜗牛 2016年6月25日6:15pm。
异步编程很重要很有用处，原因有很多，主要看你在构建什么类型的应用程序。其中一部分的用处和益处在任何应用程序中都随处可见，即使某些类型的应用程序你没有接触过。如果这适合你，请阅读整篇文章，做为背景知识将会帮助你更好的理解整个上下文。
桌面app有一个主要的性能要求。要求app让用户一直感觉到是可响应的。HCI研究表明，缓慢的应用程序不会得到用户的关注，最好是要有一个进度条提示器。
当应用程序冻住或者说未响应状态，用户会变得沮丧。冻结的原因通常是因为一个耗时操作，或者因为一个缓慢的计算，或者因为IO,或者网络请求。
你用的C#的桌面UI框架都是单个UI线程的，包括：
·Winforms
·WPF
·Silverlight
UI线程是唯一可以控定特性窗口的，也是唯一一个线程来检查用户输入和为他们执行相应工作。如果这个线程很繁忙或者被阻塞数几十毫秒，用户就会注意到这个app是缓慢的。
异步代码，甚至手工编写，意味着UI线程可以返回检查消息队列进行对用户操作的主要工作，并对他们响应。它也可以执行进度动画，并在最近版本的窗口，鼠标悬停动画，这都是重要的视觉线索给用户，给人一个好印象的响应的应用程序。
所有常见的用户界面框架只使用一个线程的原因是为了简化同步。如果有很多线程的话，当一个线程正在铺设布局控件过程中，另一个线程试图读取按钮的宽度，这样冲突了。为了避免这样的事情发生，你需要大量的使用锁，这将会大大降低程序的性能。
我想用一个比喻来直观的帮你把握所涉及的问题。如果你觉得已经理解，那么请跳过这一小节。
想象一下，有个小咖啡馆为顾客早餐提供面包，唯一的工作人员就是老板，他非常注重和关心客户服务，但是还没有学会异步的技术。UI线程模型和咖啡店的老板很相似，就像在计算机中必须通过线程一样，咖啡店员工在咖啡馆中工作，在这样的情况下，就像他们只有一个UI线程一样。
第一个客户要一片面包，老板将面包放到烤箱中，然后他在烤面包的过程中等待着。客户问老板在哪能找到黄油，但是老板把她忽略了，就像他是阻塞型代码一样。五分钟过去，面包已经烤好并且拿给了客户。到了这个时候，已经排起了长队，客户最讨厌的就是等待和被忽略，老板这样做一点也不理想。
现在，我们来教老板异步。
首先要确保他的烤箱可以异步操作，当我们编写异步代码时，我们要确保耗时操作在执行结束时能够告诉我们，同样的，面包烤箱也需要一个定时器，并且要响亮以便能够被他注意到。
另外就是他能够在烤箱开始的时候忽略它，他应该回去继续为顾客服务，同样的，我们的异步代码也要在执行耗时操做时返回，这样UI线程可以继续相应用户操作。
有两点原因：
·可以更好的响应用户请求—客户可以询问黄油在哪并且不被老板忽略。
·用户可以同时开始另一个操作—下一个客户也可以开始点餐并且让老板烹饪。
咖啡馆老板现在可以同时为多个客户服务，唯一的限制就是烤箱的数量和拿取面包的时间。但这样带来了一系列问题：老板发现自己并不能记住哪片面包是哪个客户所点，UI线程完全不能记住当他返回时，他在等待的是哪个操作。
所以我们必须再开始的时候附加一个回调，去提醒我们当他结束时该做什么。至于咖啡馆老板，很简单的就是在烤箱上贴上客户姓名的标签。但我们可能需要更复杂的东西,一般来说我们希望能够对耗时工作结束后需要做什么事情，提供完整说明,一旦完成了工作。
有了这些，咖啡馆老板现在完全是异步的了，并且生意红火。用户体验感变得更好。这就是等待很少，更具效应能力。希望这个比方能够帮助你的直觉来理解为什么异步在UI application上如此重要。
ASP.NET的Web服务器没有像UI代码一个线程的的硬限制。这就是说，在web中使用多线程编程依然有很多好处。耗时操作，尤其是远程数据库Query，在web app中非常常见。
取决于你的IIS版本，将会有用于处理web请求的线程总数和并发请求数的限制。如果你的请求花了大量的时间在等待数据库Query上,那么增加并发请求数去增加服务器吞吐量是一个好的方法。
当一个线程被阻塞，一直在等待，它不占用UPU时间。然而，你不要误以为这意味着它不占用服务器资源。事实上，线程占用两项重要的开销，即使他们在被阻塞：
·内存
每个托管线程储备在Windows上的虚拟内存的字节。如果你有几十个线程是完全没有问题的，但是当你有上百个线程时很容易就会失控。如果内存使用了磁盘上的虚拟内存空间，那么你的线程会变得特别慢。
·调度器的开销
操作系统的调度器负责选择在什么时间，在哪个CPU上，执行哪个线程。即使当线程被阻塞时，调度器也必须考虑到他们，并且判断它们是否变得非阻塞（阻塞结束）。这样减缓了线程上下文切换，甚至可以拖慢整个系统。
在他们之间,这些开销负载到到你的服务器上,增加延迟并且降低吞吐量。
请记住：异步编程的主要特征是当线程开始执行一段耗时操作，这个线程会被释放去做其他一些事情。在ASP.NET代码下，线程来自于线程池，所以在执行耗时操作期间，线程会被返回到线程池，他可以处理其他请求，以很少的线程就可以来处理同阻塞代码情况相同的请求数量。//译者注解，如果你不理解这句话，可以参照我的另一篇文章中的解惑二：文章链接
web服务器和餐馆模型很接近，很多客人点餐，厨房会尽可能的快速满足他们的要求。
我们的厨房有很多厨师，每个厨师代表一个线程。他们按照用户的订单来烹饪，但是在整个准备过程中，每道菜只需要烹饪一会儿，并且厨师可能等待着没什么事情做。这反映了web请求处理的方式，通常在执行数据库Query请求数据库数据的这段时间，web服务器并没有参与。
在类似于阻塞型的厨房，厨师将会在烹饪工具前等待菜肴的烹饪。精确模拟一个线程，厨师有一个奇怪的合同，厨师在等待烹饪结束的过程中不被支付薪水，因为一个线程不占用CPU时间当他们被阻塞时，也需要他们在这期间读报纸。
但即使我们没有向他们支付，我们依然可以使用新厨师为另一道菜肴，那些等待烹饪结束的厨师依然空闲在厨房。但是，我们不能让几十个厨师在厨房工作，这样连转身都困难，最终导致每个人的工作效率都很低。
当然我们用异步工作方式会更好，每当菜肴正在烤箱中烹饪，厨师记下当前在烹饪的是什么菜肴，在什么阶段或者阶段，然后找到一项新的任务（菜肴）去做。当菜肴烹饪结束，任意一个厨师可以将菜肴拿出来继续处理。//译者注释：记住，每个厨师代表一个线程，试着当作线程来理解，你会明白原理。
Web服务器正是这种强大的系统。是需要极少部分线程就可以承受以前的并发量，或者能做到以前在开销上不可行的事情。事实上，一些web框架，特别是nodejs,拒绝多线程并行的方式，选择单个线程来异步处理所有请求。他们可以用单线程来处理比多线程并行更多的请求，但是阻塞，系统可以处理的总数。同样的，一个组织能力强的厨师在一个空厨房中可以烹饪比，上百个厨师在厨房还多的菜肴，因为出事多了他们花了几乎所有时间在绊倒彼此和阅读报纸上。
暂时不翻译此部分
计算机是多处理核心的，每个核心之间相互独立。程序需要充分利用多核心的优势，但由这些程序使用的任何内存不能被并行代码立即同时写入，否则内存容易被损害。
也许在编程中使用比较纯净的统一的风格是更好的，即不在内存中操作状态，而是操作不变值。这将会让我们享受并行系统的好处，但这也不适用于某些程序。就像User Interfaces需要状态，数据库就是状态。//译者注释：原文的状态是state,这个词也许翻译为状态不恰当。
标准的解决方案是使用互斥锁以防并行代码同时访问相同内存。但这又带来一系列问题，你的代码通常会带一把锁,然后做出一个方法调用或注册一个事件又带另一个锁。通常，同时保持两个锁不是必要的，但代码是没有人类这样思想的。
下面是一个对于锁的假设结构，意思是说，总体来讲，更多的线程结束，等待锁，直到他们可以做一些有用的工作。在一些情况下，两个线程同时等待另一个线程保持的锁，引发了死锁。这些错误是很难预测，很难重现，而且往往很难修复。
最有前景的解决方案之一是Actor模型计算。这是一个在每块可写的内存只能存在于一个Actor内的设计。唯一的方式来使用这块内存是向Actor发送消息，从而一次处理一个，并且可能会得到另一条回复消息。这就是异步编程。询问Actor的操作是一种典型的异步操作，因为我们可以继续做其他事情直到回复消息抵达。这意味着你可以使用异步来做，详细将会见第10章.
我们将会看到一个desktop UI app，它急需转换为异步风格。源代码地址https://bitbucket.org/alexdavies74/faviconbrowser .我建议你如果可以的话跟随着来进行，在VS中打开。
运行程序，你会看到一个窗口有一个按钮。如果你按这个按钮，它会显示一些流行的网站的图标。它通过下载大多数网站包含的一个文件名为favicon.ico（图2-1）。
************************配图 downloads the favicon and adds it to a WPF WrapPanel in the window.让我们看一看代码。重要的方法是下载的图标，并将其添加到窗口中的WPF wrappanel。
private void AddAFavicon(string domain) { WebClient webClient = new WebClient(); byte[] bytes = webClient.DownloadData("http://" + domain + "/favicon.ico"); Image imageControl = MakeImageControl(bytes); m_WrapPanel.Children.Add(imageControl); }
你将会注意到代码但全是同步的，线程在下载的过程中是阻塞的。你可能还会注意到点击按钮的时候，窗口有几秒变成了未响应的状态。和你知道的一样，这是因为在下载小图标icons时UI线程阻塞，并且不能返回处理用户的操作。
我们将使用这个例子在接下来的章节，并将其转化为异步编程的程序。
早上九点多开始，除了吃饭，健身，基本一直在翻译和学习第二章。我觉得对于ASP.NET异步编程，厨房这个这个比方简直太棒太恰当了！如果你对你有些许益处，不要吝啬你的赞，给个鼓励。不准确的地方，也请前辈们不吝赐教，我将虚心改正。
