个人在学习过程中对多线程和异步的理解

私人对于异步与多线程的理解

前言

​ 异步与多线程都是并发问题的一种解决方式，但是异步是程序员层面，线程是操作系统层面的。

​ 其次，异步与线程解决并发问题的实现方式和目的是不同的。下面举一个不太贴切的例子。如果把线程当作一条单行道，那么多线程就是通过扩展多条道路从而实现多车辆（方法、程序）的通行。而异步则是忽略车辆的物理体积，一条路（单线程）可以同时有多辆车通过，不会出现堵车（线程阻塞）情况，谁的速度快谁就跑在前面。

​ 如果是不忽略车辆的物理体积，那么多线程只是解决异步问题的一种手段，但是单线程仍然可以进行异步操作。下面的代码可以更好的理解异步和线程的区别：

例子

​ 我们定义了三个异步任务，在每个异步任务中，我们要求在任务开始执行的时候在控制台打印出线程ID，然后通过延时一秒钟来模拟做点事情，最后，我们依然要求控制台打印出线程ID。

public static async Task FirstAsync()
{
    Console.WriteLine("First Async Method on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine("First Async Method Continuation on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

public static async Task SecondAsync()
{
    Console.WriteLine("Second Async Method on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine("Second Async Method Continuation on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

public static async Task ThirdAsync()
{
    Console.WriteLine("Third Async Method on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine("Third Async Method Continuation on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

​ 现在，我们添加另一个异步方法来执行上面的异步方法

public static async Task ExecuteAsyncFunctions()
{
    var firstAsync = FirstAsync();
    var secondAsync = SecondAsync();
    var thirdAsync = ThirdAsync();

    await Task.WhenAll(firstAsync, secondAsync, thirdAsync);
}

​ 最后我们使用main方法来使得整个示例运行：

​

static async Task Main(string[] args)
{      
    await ExecuteAsyncFunctions();
}

​ 运行的结果如下：

First Async Method on Thread with Id: 1
Second Async Method on Thread with Id: 1
Third Async Method on Thread with Id: 1
Third Async Method Continuation on Thread with Id: 4
Second Async Method Continuation on Thread with Id: 8
First Async Method Continuation on Thread with Id: 11

​ 我们可以看到刚开始，所有三个异步任务都是在线程ID为1上面运行的，但是经过1秒钟的睡眠，当再次执行异步任务的时候，每个任务又被别的线程执行起来。在这里显示为4，8和11。

​ 为什么会发生这样的事情呢？原因就在于当线程发现关键字await的时候，该线程就会从当前逻辑释放而返回给线程池。一旦睡眠结束，一个新的线程（4，8，11）就重新被分配来执行三个任务。

​ 同样地，我们再看看多线程的代码示例，与上面的例子不同，我们去除了关键字async

public class Multithreading
{
    public void FirstMethod()
    {
        Console.WriteLine("First Method on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine("First Method Continuation on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }

    public void SecondMethod()
    {
        Console.WriteLine("Second Method on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine("Second Method Continuation on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }

    public void ThirdMethod()
    {
        Console.WriteLine("Third Method on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine("Third Method Continuation on Thread with Id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }
}

​ 逻辑和之前一样，都是打印线程ID睡眠然后再打印线程ID。同样地，我们创建一个方法，在这个方法里，起三个线程来启动三个任务。最后用main函数运行应用。

public void ExecuteMultithreading()
{
    Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(FirstMethod));
    Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(SecondMethod));
    Thread t3 = new Thread(new ThreadStart(ThirdMethod));

    t1.Start();
    t2.Start();
    t3.Start();
}

​ main函数

static async Task Main(string[] args)
{      
    Multithreading multithreading = new Multithreading();
    multithreading.ExecuteMultithreading();
}

​ 运行的结果如下：

First Multithreading Method on Thread with Id: 14
Second Multithreading Method on Thread with Id: 15
Third Multithreading Method on Thread with Id: 16
Second Multithreading Method Continuation on Thread with Id: 15
First Multithreading Method Continuation on Thread with Id: 14
Third Multithreading Method Continuation on Thread with Id: 16

​ 如果我们对比一下异步的例子，就可以得出明显的区别。在多线程的例子里，我们显式地分配了线程，该线程直到做完对应的任务才会结束，即使逻辑当中有一段时间的休眠。

总结

​ 异步编程和多线程编程的区别在于侧重点不同，两者对于提高可用性和性能方面起到了关键性的作用。

参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/570792890