多线程与异步操作实现的探讨
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。
using System;
using System.Threading;
namespace AsyncDelegateDemo
{
delegate void AsyncFoo(int i);
class Program
{
/// <summary>
/// 输出当前线程的信息
/// </summary>
/// <param name="name"> 方法名称</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>
/// 测试方法，Sleep一定时间
/// </summary>
/// <param name="i"& gt;Sleep的时间</param>
static void Foo(int i)
{
PrintCurrThreadInfo("Foo()");
Thread.Sleep(i);
}
/// <summary>
/// 投递一个异步调用
/// </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 < 10 ; i++)
{
PostAsync();
}
Console.ReadLine();
}
static void FooCallBack(IAsyncResult ar)
{
PrintCurrThreadInfo("FooCallBack()");
AsyncFoo caller = (AsyncFoo) ar.AsyncState;
caller.EndInvoke(ar);
}
}
}
这段代码代码的输出如下：
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.
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）。
