一篇文章，搞明白异步和多线程

本文转载自微信公众号「程序新视界」，一篇文章作者丑胖侠二师兄 。搞明转载本文请联系程序新视界公众号。白异步和  

最近在研究Spring Boot中的多线异步处理，发现涉及到异步和多线程的一篇文章很多知识点，就先写几篇关于异步与多线程的搞明文章，带大一起回顾或学习一下相关的白异步和知识点。下面开始正文内容：

前言

在本文中，多线我们通过一些通俗易懂的一篇文章方式来解释异步编程和多线程编程，然后再介绍一下它们之间的搞明区别。

什么是白异步和异步编程

首先来看一下异步模型。在异步模型中，多线允许同一时间发生(处理)多个事件。一篇文章程序调用一个耗时较长的搞明功能(方法)时，它并不会阻塞程序的白异步和执行流程，程序会继续往下执行。当功能执行完毕时，程序能够获得执行完毕的消息或能够访问到执行的结果(如果有返回值或需要返回值时)。

下面通过一个示例来看一下同步和异步的区别。示例中程序通过网络获取两个文件，并对两个文件进行合并处理：

异步与同步

上述示例，在异步系统当中的香港云服务器解决方案是开启一个额外的线程进行处理。第一个线程获取第一个文件，第二个线程获取第二个文件，第二个线程并不需要等待第一个线程执行完毕再执行。当两个线程都获得到对应的结果之后，再重新同步处理合并结果的操作。

再来看另外一个场景。单线程方法读取OS(操作系统)当中的文件并需要进行数学运算。而在异步系统中，程序发起读取OS中文件的请求，由于读取操作比较耗时，在等待读取文件时，程序会将控制器返回给CPU进行数学运算。

在异步编程中，通常会针对比较耗时的功能提供一个函数，函数的参数中包含一个额外的参数，用于回调。而这个函数往往称作回调函数。当比较耗时的功能执行完毕时，通过回调函数将结果返回。关于回调函数相关的知识可参考文章《两个经典例子让你彻底理解java回调机制》。

什么是云服务器多线程编程

多线程是指同时并发或并行执行多个指令(线程)。

在单核处理器上，多线程往往会给人程序是在并行执行的错觉。实际上，处理器是通过调度算法在多线程之间进行切换和调度。或者根据外部输入(中断)和线程的优先级的组合来进行线程的切换。

在多核处理器上，线程才是真正的并行运行。多个处理器同时执行多个线程，以达到更加高效的处理。

一个简单的示例就是：开启两个浏览器窗口同时下载两个文件。每个窗口都使用一个新的线程去下载文件，它们之间并不需要谁等待谁完成，而是并行进行下载。

下图展示了并发执行多线程应用程序的流程：

多线程执行

异步与多线程的区别

通过上面的介绍，我们可以看出多线程都是亿华云关于功能的并发执行。而异步编程是关于函数之间的非阻塞执行，我们可以将异步应用于单线程或多线程当中。

因此，多线程只是异步编程的一种实现形式。

比如，你和你的朋友决定一起做一顿午餐。“异步”就是你对朋友说：“你去商店买意大利面，回来的时候告诉我一声，然后一起做午餐。在你买意大利面的同时，我去准备番茄酱和饮料。”

而“线程”是：“你烧水，我加热番茄酱。当水烧开了，告诉我，我把意大利放进去。当番茄酱热了，你可以把奶酪添加进去。当两者都完成了，就可以坐下来一起吃晚餐。”在线程的示例中，我们可以看到“When，Do”的事件顺序，而这些顺序代表着每个人(线程)的指令集集合的顺序。

上述示例可以看出，多线程是与具体的执行者相关的，而异步是与任务相关的。

多线程是程序设计的逻辑层概念，它是进程中并发运行的一段代码，可以实现线程间的切换执行。

异步和同步是相对的，异步就是彼此独立，在等待某事件的过程中继续做自己的事，不需要等待这一事件完成后再工作。

多线程就是实现异步的一个方式。异步是让调用方法的主线程不需要同步等待另一线程的完成，从而可以让主线程干其它的事情。

所以本质上，异步和多线程并不是一个同等关系，异步是最终目的，多线程只是实现异步的一种手段。

如何选择

面对多线程和异步，我们该如何选择呢?其实，通常情况下选择的依据是主要取决于性能。

那么，同步/异步与单线程/多线程之间的所有组合，哪种模型表现更好?

简而言之，对于具有大量I/O操作和不同计算的大规模应用程序，使用异步多线程有利于充分利用计算资源，并且能够照顾到非阻塞函数。这也是所有操作系统所采用的线程模型。

编写异步操作的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与正常的思维方式有些出入，而且难以调试。而多线程的使用(滥用)会给系统带来上下文切换的额外负担，并且线程间的共享变量可能造成死锁。

因此在实现这两种模式时，往往需要处理资源竞争、死锁、共享资源和回调事件等问题。

小结

在本文中，我们讲解了异步编程和多线程编程的定义，然后是它们之间的区别。而本文中的所有术语和概念均与具体技术实现无关。后面我们会继续讲解多线程与异步相关的其他知识点，比如异步调用与回调等。

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