同步 VS 异步

  • 同步操作会在返回调用者之前完成它的工作
  • 异步操作会在返回调用者之后去做它的（大部分）工作
    • 异步的方法更为少见，会启用并发，因为它的工作会与调用者并行执行。
    • 异步方法通常很快（立即）就会返回调用者，所以叫非阻塞方法。
  • 目前见到的大部分的异步方法都是通用目的的：
    • Thread.Start
    • Task.Run
    • 可以将continuation附加到Task的方法上

什么是异步编程

  • 异步编程的原则是将长时间运行的函数写成异步的。
  • 传统的做法是将长时间运行的函数写成同步的，然后从新的线程或Task进行调用，从而按需引入并发。
  • 上述异步方式的不同之处在于，它是从长时间运行函数的内部启动并发的（和传统的是不一样的）。这有两点好处：
    • IO-Bound并发可不使用线程来实现（比如说回调）。可提高可扩展性和执行效率（因为不需要开辟新的线程）；
    • 富客户端应用在worker线程会使用更少的代码，简化了线程安全性。

异步编程的两种用途

  • 编写高效处理大量并发IO的应用程序（典型的：服务器端应用）
    • 它们的挑战并不是线程安全（因为共享状态通常是最小化的），而是执行效率。
      • 特别的，web应用程序，每个网络请求并不会消耗一个线程。
  • 富客户端应用程序，调用图（call graph）
  • image.png
  • 在富客户端应用里简化线程安全。
    • 如果调用图中任何一个操作是长时间运行的，那么整个call graph必须运行在worker线程上，以保证UI响应（因为在主线程上执行长时间操作，也就是UI，会没有响应，处于假死的状态）。
      • 得到一个横跨多个方法的单一并发操作（粗颗粒）；
      • 同时，需要为call graph中的每个方法考虑线程安全。
    • 异步的call graph，直到需要的时候才开启一个线程，通常比较浅（IO-bound操作完全不需要线程了，会使用回调等方式）
      • 其它的方法可以在UI线程执行，线程安全简化。
      • 并发的颗粒度适中：
        • 一连串的并发操作，操作之间会弹回到UI线程。

经验之谈

  • 为了获得上述好处，下列操作建议异步编写：
    • IO-bound和Compute-bound操作
    • 执行超过50毫秒的操作
  • 另一方面过细的颗粒度会损害性能，因为异步操作也有开销。