建议71:区分异步和多线程应用场景

初学者有时候会将异步和多线程混为一谈。如果对它们之间的区别不是很清楚,很容易写出下面这样的代码:

private void buttonGetPage_Click(object sender, EventArgs e)
{
Thread t = new Thread(() =>
{
var request = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com");
var response = request.GetResponse();
var stream = response.GetResponseStream();
using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
{
var content = reader.ReadLine();
textBoxPage.Text = content;
}
});
t.Start();
}

上面的代码模拟了在一个Winform窗体程序中,单击Button获取某个网页的内容并显示出来。可以预见,如果该网页的内容很多,或者当前的网络状况不太好,获取网页的过程会持续较长时间。于是,我们可能会想到用新起工作线程的方法来完成这项工作,这样在等待网页内容返回的过程中Winform界面就不会被阻滞了。

是的,上面的程序解决了界面阻滞的问题,但是,它高效吗?答案是:不。要理解这一点,需要从“IO操作的DMA(Direct Memory Access)模式”开始讲起。DMA即直接内存访问,是一种不经过CPU而直接进行内存数据存储的数据交换模式。通过DMA的数据交换几乎可以不损耗CPU的资源。在硬件中,硬盘、网卡、声卡、显卡等都有DMA功能。CLR所提供的异步编程模型就是让我们充分利用硬件的DMA功能来释放CPU的压力。
了解这一点,再来重新审视本建议开头的这个例子。其开头部分的示例代码可以用图6-1来阐述。

图6-1 多线程工作的示意图

为了获取网页,CLR新起了一个工作线程,然后在读取网页的整个过程中,该工作线程始终被阻滞,直到获取网页完毕为止。在整个过程中,工作线程被占用着,这意味着系统的资源始终被消耗着、等待着。

如果我们修改一下代码,使用异步模式去实现,代码如下所示:

private void buttonGetPage_Click(object sender, EventArgs e)
{
var request = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com");
request.BeginGetResponse(this.AsyncCallbackImpl, request);
} public void AsyncCallbackImpl(IAsyncResult ar)
{
WebRequest request = ar.AsyncState as WebRequest;
var response = request.EndGetResponse(ar);
var stream = response.GetResponseStream();
using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
{
var content = reader.ReadLine();
textBoxPage.Text = content;
}
}

以上代码的工作机制可以用图6-2来描述。

图6-2 异步工作的机制

经过修改的示例采用了异步模式,它使用线程池进行管理。新起异步操作后,CLR会将工作丢给线程池中的某个工作线程来完成。当开始I/O操作的时候,异步会将工作线程还给线程池,这时候就相当于获取网页的这个工作不会再占用任何CPU资源了。直到异步完成,即获取网页完毕,异步才会通过回调的方式通知线程池,让CLR响应异步完毕。可见,异步模式借助于线程池,极大地节约了CPU的资源。

明白了异步和多线程的区别后,我们来确定两者的应用场景:

  • 计算密集型工作,采用多线程。
  • IO密集型工作,采用异步机制。

转自:《编写高质量代码改善C#程序的157个建议》陆敏技

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