那些年我们一起追逐的多线程(Thread、ThreadPool、委托异步调用、Task/TaskFactory、Parallerl、async和await)
一. 背景
在刚接触开发的头几年里,说实话,根本不考虑多线程的这个问题,貌似那时候脑子里也有没有多线程的这个概念,所有的业务都是一个线程来处理,不考虑性能问题,当然也没有考虑多线程操作一条记录存在的并发问题,后面随着处理的系统业务越来越复杂,多线程再也回避不了了,也就借此机会深入研究了一下.Net中的多线程的处理方案。
发现在.Net领域领域中,多线程的处理大致经历了这么几个阶段:Thread→ThreadPool→委托的异步调用→Task→TaskFactory→Parallerl→异步编程模型(async和await)。
关注我博客的人会发现,早在2017年6月份的时候,就开始整理多线程问题了,大约用了6篇文章的来介绍了.Net中的线程的使用方法,主要是介绍相应类的实例方法的使用,有点帮助文档的意思了哦,最近多线程使用的相当频繁,借此机会重新结合一些实际业务系统介绍一下.Net领域的多线程问题,本次将整合原先的六篇文章(删除或覆盖更新)。
PS: 多线程的本质是牺牲空间来换取时间,在同步方法中,逻辑代码需要从上往下按顺序执行代码块,在很多情况下代码块与代码块之间并没有先后依赖关系,而前面的代码块非常耗时,在单线程下,后面的代码块必须等待前面的代码块执行完毕才能执行,在这种情况下,我们开辟出一个新线程去异步执行前面的耗时代码块,而主线程继续往后执行,提高了执行效率,这就是牺牲了空间换取了时间(现在的cpu都是2核4线程、4核心8线程,完全有能力处理多个线程)。
下面补充一下多线程在时间和空间上的开销:
(一). 时间上:
①:开启或销毁一个线程都会通知进出中的dll程序集,让这些dll进行相应的操作。
②:时间片切换,cpu默认最大支持8线程,但你开启了9个线程,必然有一个线程会休眠。
(二). 空间上:
①:用户模式堆栈,一个线程分配1M的堆栈空间。
②:内核模式的堆栈,用户模式的参数需要传递到内核模式。
③:线程的内核数据结构,会存放一下变量。
二. 概念的梳理
1. 进程、线程和多线程
进程:当一个程序开始运行时,它就是一个进程,进程包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源,而一个进程又是由多个线程组成。
线程:线程是程序中的一个执行流,每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等),但代码区是共享的,即不同的线程可以执行同样的函数。
多线程:多线程是指程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。
2. 多线程的好处和弊端
好处:可以提高CPU的利用率。在多线程程序中,一个线程必须等待的时候,CPU可以运行其它的线程而不是等待,这样就大大提高了程序的效率。(牺牲空间资源,来换取时间)
弊端:
①:线程也是程序,所以线程需要占用内存,线程越多占用内存也越多;(占内存多)
②:多线程需要协调和管理,所以需要CPU时间跟踪线程; (占cpu多)
③:线程之间对共享资源的访问会相互影响,必须解决竞用共享资源的问题;(多线程存在资源共享问题)
④:线程太多会导致控制太复杂,最终可能造成很多Bug。(管理麻烦,产生意外bug)
3. 何时建议使用多线程
①. 当主线程试图执行冗长的操作,但系统会卡界面,体验非常不好,这时候可以开辟一个新线程,来处理这项冗长的工作。
②. 当请求别的数据库服务器、业务服务器等,可以开辟一个新线程,让主线程继续干别的事。
③. 利用多线程拆分复杂运算,提高计算速度。
4. 何时不建议使用多线程
当单线程能很好解决,就不要为了使用多线程而用多线程。
5. 同步调用和异步调用
①单线程同步调用:方法从上而下一次执行,一步一步执行,有先后顺序。
②异步调用(区别于异步方法):开启新的线程去执行业务,主线程单独执行,可以选择是否等待子线程执行完后再执行
同步方法 VS 异步方法:
1. 一个误区:异步方法指的是一些特有的方法(并不开启新线程),它和开启一个新的线程比如“很多情况下我们会说,开启一个新的线程去异步调用”,这不是一回事,典型的异步方法,比如js 的ajax请求。
2. 同步方法:我们平时封装的一些普通方法大多数都是同步方法,同步方法典型的特点:就是在没有得到方法的返回值或者该方法没有执行完,该调用就需要在这等待,不能继续执行。
3. 异步方法:异步方法在调用后,调用这在没有得到返回结果前,就可以继续执行后续业务,异步方法通常是通过通知、回调的方式告诉调用者,无须消耗过多的性能。
举例1:
$.Post("url",{},function(data){ });
$("#div1").html("");
这两行代码,第一行发送异步请求的时候,即使得到回调返回值,下面清空div1内容的操作同样也将执行,Post就是异步方法。
举例2:
先封装1个方法: function Add(a,b){ 先休眠5s; return a+b}
调用:
Add(1,2);
$("#div1").html("");
这两行代码,Add方法就属于同步方法,所以必须等5s后,Add方法执行完,才能执行下面清空div1内容的操作。
总结:同步方法和异步方法的区别就是:是否需要等待返回结果,才能执行后续操作。
6. 异步多线程的三个特点
①:同步方法卡界面,原因是主线程被占用;开启新线程去异步调用不卡界面,原因是计算交给了别的线程,主线程空闲.
②:同步方法慢,原因是只有一个线程计算;开启新线程去异步调用快,原因是多个线程同时计算,但是更消耗资源,不宜太多.
②:异步多线程是无序的,启动顺序不确定、执行时间不确定、结束时间不确定.
三. 系列章节
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