线程与异步

Question

我最近在看一篇很不错的文章，里面讲了线程模型和异步模型的编程方式。你可以在这里找到这篇文章：http://krondo.com/blog/?p=1209

不过，文章提到了一些要点：

1. 异步程序在处理输入输出（I/O）时，会在任务之间切换，这样效率会比同步程序高。
2. 线程是由操作系统来管理的。

我记得我读过，线程是通过在准备队列和等待队列（还有其他队列）之间移动线程控制块（TCB）来由操作系统管理的。在这种情况下，线程也不会浪费时间在等待上，对吧？

基于以上提到的内容，异步程序相比线程程序有什么优势呢？

Answer 1

1. 假设你有两个任务，这两个任务不涉及任何输入输出操作（在多处理器机器上）。在这种情况下，线程的表现会比异步更好。因为异步就像一个单线程程序，会按照顺序执行你的任务。而线程可以同时执行这两个任务。

2. 假设你有两个任务，这两个任务涉及输入输出操作（在多处理器机器上）。在这种情况下，异步和线程的表现差不多（性能可能会根据核心数量、调度方式、任务的处理强度等有所不同）。而且，异步占用的资源更少，开销低，编程也比多线程程序简单。

它是怎么工作的呢？ 线程1执行任务1，由于它在等待输入输出，所以被移到输入输出等待队列。同样，线程2执行任务2，因为它也涉及输入输出，所以也被移到输入输出等待队列。一旦它的输入输出请求解决，就会被移到准备队列，这样调度器就可以安排这个线程执行。

异步执行任务1，并且在等待它的输入输出完成之前，继续执行任务2，然后再等待两个任务的输入输出完成。它按照输入输出完成的顺序来完成任务。

异步最适合涉及网络服务调用、数据库查询调用等任务，而线程则适合处理强度大的任务。

下面的视频解释了异步与线程模型的区别，以及何时使用等， https://www.youtube.com/watch?v=kdzL3r-yJZY

希望这对你有帮助。

Answer 2

创建线程有两种方式：

同步线程 - 父线程创建一个（或多个）子线程，然后必须等每个子线程结束后才能继续。同步线程通常被称为 分叉-合并模型。

异步线程 - 父线程和子线程可以同时运行，互不影响。多线程服务器通常采用这种模型。

资源 - http://www.amazon.com/Operating-System-Concepts-Abraham-Silberschatz/dp/0470128720

Answer 3

1. 写出线程安全的代码非常困难。使用异步代码时，你可以清楚地知道代码是如何从一个任务切换到另一个任务的，因此出现竞争条件的可能性就小得多。
2. 线程会消耗相当多的资源，因为每个线程都需要有自己的栈。而使用异步代码时，所有代码共享同一个栈，而且由于任务之间不断地展开栈，栈的大小保持得很小。
3. 线程是操作系统的一部分，因此需要更多的内存来支持它们。而异步任务就没有这个问题。

更新 2022：

现在很多编程语言都支持无栈协程（async/await）。这让我们几乎可以同步地编写任务，同时在特定的地方（比如等待或网络请求）让出控制权给其他任务（也就是await）。