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让我们再为C#异步编程Async正名

那异步编程是什么情况,能解决什么问题呢?你和你老婆开了一家面包店,在初期只有你俩为顾客服务。没想到新店开张这么火,每分钟来一个顾客,而烤好一份面包需要两分钟。

作者:吴双来源:博客园|2016-12-14 15:05

开发者大赛路演 | 12月16日,技术创新,北京不见不散


半年前翻译了一系列很糟糕的异步编程文章,用异步的常用语来说:”在将来的某个时间“ 我还会重新翻译Async in C#5.0 。

写在前面

异步编程在处理并发方面被使用的越来越多,之所以说上面一句话,是为了区分多线程编程。各位司机都知道,实际上异步编程的核心目标正并发处理。可还是经常有一些让人感到很无奈的说法和问题,比如说,异步编程能提高应用性能吗?他能缩短我处理任务的时间吗?他阻塞线程吗?如果不阻塞线程,断点为什么不继续向下执行,我的哥!线程释放到哪儿去了?我都读书少你别骗我,线程都释放了程序怎么运行?前台我用了Ajax,后台使用Async有必要吗?也许如果作为司机的你看到最后一个问题,你只好摊手┑( ̄Д  ̄)┍。

多线程场景理解

也许在某些时刻,你想提高应用程序执行速度,尽快拿到一个结果。这个时候,应该选择的绝对不是Async和Task。打个比方说,你和你老婆周末去超市购物,刚一进超市门你发现结账的每条队伍都几十人,于是你用到了多线程,你去排队,一个人一个人的往前走,你老婆在另一头抓紧购物,在你快走到收银台的时候,你老婆来把购物车推给了你,于是你们直接结账回家。虽然这种行为很不文明,但这就是多线程,和异步编程一点关系都没有。

 异步编程场景理解

那异步编程是什么情况,能解决什么问题呢?你和你老婆开了一家面包店,在初期只有你俩为顾客服务。没想到新店开张这么火,每分钟来一个顾客,而烤好一份面包需要两分钟。每来一位顾客你都拿着一片面包去后厨烤箱烤,并且你要和你老婆要花两分钟来等各自的烤箱完成任务。可是你等待的这两分钟,又来了两位顾客,着这样的速度下去,根本不能满足顾客们的需求呀!你已经发现你和你老婆的问题了:那就是你和你老婆这两条线程,都被烤箱花费的时间阻塞了!

你和你老婆为了解决阻塞的问题,又买了两台烤箱,并且为了避免新进顾客没人服务,每当你把面包送进烤箱后,标记其属于哪位顾客后立即返回,准备接待新的顾客,再有顾客光临,立马接待,并将新的面包送进另一个烤箱并标记,并立即返回等待为其他人服务。在面包烤好后,烤箱会以“叮”一声,注意在这一信号到达后,并不是一定要你去后厨烤箱取面包,而是你和你老婆谁不忙谁去取。这样处理后,高并发的顾客量,对你来说就显得得心应手了。你和你老婆做为两条线程,可以不断地以非阻塞的形式(不等烤箱),返回到顾客面前。但是需要注意的是不阻塞的概念,他不是让你的程序继续向下执行。就烤面包而言你的一个烤面包方法是这样的:

1.送入面包到烤箱 2.烤箱处理面包并给你结果 3.拿到面包送到顾客。所以说“不阻塞”的概念,不能让你直接做到第三步。在不阻塞期间,是没有线程在你的这个方法中的,这个方法还是要按照时间等待,等待在未来某个时刻的信号唤醒你或者你老婆,此时该方法恢复执行。所以说程序执行的时间依然不变,得到优化的是处理并发的能力,你店里(服务器)的吞吐量。

看着代码理解

 异步编程应当被适用于IO密集型场景,非CPU计算密集场景。大家知道线程受CPU调度,如果你是四核CPU,那么在你的线程池中,拥有四个线程,进程每个虚拟CPU分配一个线程的时候,性能表现会最棒。既能高效运用CPU,又不用来回切换上下文损耗性能。你想想,CPU密集的场景中,CPU就是要占用你的线程,在这个时候异步编程没有任何用处。然而在IO场景中,文件IO由win32用户模式的API到windows内核模式,在内核模式中操作磁盘驱动程序。这期间,你的线程阻塞在驱动程序的响应中。而异步编程中,你的操作通知到磁盘驱动程序后,线程立即返回而非等待,在将来的某个时刻,驱动程序处理结束,处理结果放入CLR线程池队列中,恢复状态机,线程池中任意线程取出结果,方法继续向下执行。在网络IO中也是如此,只不过驱动程序变成了网络驱动程序。请看如下代码:

  1. public static async Task<string> DoSomeAsync() 
  2.         { 
  3.             using (var client = new HttpClient()) 
  4.             { 
  5.                 var result = await client.GetAsync( 
  6.                     "http://stackoverflow.com/questions/37991851/jenkins-configure-page-not-loading-version1-651-3-chrome-browser") .Result.Content.ReadAsStringAsync(); Console.WriteLine(result); //做一些其他操作 var res = 1 + 1; //---------------- return ""
  7.             } 
  8.         } 

在编译的时候,DosomeAsync会被编译成一个状态机方法,状态机是什么先别管,你可以把它当成一个黑盒子。在遇到GetAsync的时候,在DoSomeAsync中返回一个Task任务对象,并由await在Task对象上传递用于恢复状态机的方法,相当于调用了ContinueWith().这个方法顾名思义,以xxx继续。然后线程从DoSomeAsync中返回。返回后干嘛去了?该线程可以去处理其他事情了。在将来某一时刻,服务器向我们发送了一个相应,网络驱动程序得知请求完毕,恢复该方法继续执行剩下的其他代码。配一张乱糟糟的图

 额外的好处

在GC的垃圾清理执行过程中,应用程序的所有线程都会被挂起,使用异步编程意味着在相同的并发量下,你可以使用更少的线程来完成处理,额外带来的好处就是,所需要清理的线程是更少的。还有一点就是,所使用的线程少了,CPU线程切换也变得更少。

【责任编辑:seeker TEL:(010)68476606】

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