微軟在2010年的PDC上發(fā)布了Visual Studio Async CTP，大大地降低了異步編程的難度，讓我們可以像寫同步的方法那樣去編寫異步代碼。Async CTP也在社區(qū)里掀起了不小的波瀾。在這之后，我也學(xué)習(xí)了一段時間，這個系列會將這段時間的學(xué)習(xí)作個梳理。

       下面就對為什么要需要異步編程進(jìn)行詳細(xì)的說明。

為什么需要異步編程
       既然同步的寫法更自然簡單，異步的代碼（傳統(tǒng)的）不好寫，還容易出錯，那我們?yōu)槭裁葱枰ゾ帉懏惒降拇a呢？微軟還要費這么大勁投入對Async CTP的開發(fā)呢？這其中肯定有一些原因。

快速響應(yīng)的用戶界面
       作為電腦的資深用戶，我們肯定有多次“漏斗式鼠標(biāo)”，“轉(zhuǎn)圈式鼠標(biāo)”的體驗吧。點擊一個按鈕，然后鼠標(biāo)就在那兒不停的轉(zhuǎn)圈，再在界面上點兩下，界面變灰，標(biāo)題欄上出現(xiàn)“沒有響應(yīng)”。然后我們束手無策，性子好點的就在那兒等待一會兒，看看能不能恢復(fù)過來；性子不好的就打開任務(wù)管理器殺掉進(jìn)程，殺掉進(jìn)程容易，但有可能會破壞重要數(shù)據(jù)。

       那造成這種情況到底是什么原因呢？概括成一句話就是：耗時的操作阻塞了UI線程，造成UI線程不能響應(yīng)用戶操作。關(guān)于更底層的原因請移步我的這篇文章:WinForm二三事（一）消息循環(huán)。那么這個時候我們就需要一種機(jī)制，在發(fā)起耗時操作的請求之后要立即返回，不要阻塞UI線程，讓UI線程可以繼續(xù)響應(yīng)用用戶的操作。然后等耗時操作返回后，通過回調(diào)來處理耗時操作返回的結(jié)果。下面是在UI上使用同步的方式和異步的方式的示意圖：

更高的伸縮性
       對于服務(wù)器端應(yīng)用來說，一般都是一個線程處理一個請求。另外一點是，線程的創(chuàng)建和銷毀是昂貴的（這一點可以參考《CLR via C#》中Thread Baisc一章的描述），而服務(wù)器的資源肯定是有限的；并且，線程創(chuàng)建的越多，線程上下文切換就會變得越頻繁。所以，為了創(chuàng)建高可伸縮性的服務(wù)，我們必須用最少的線程處理更多的請求，這樣不僅能夠做到消耗更少的資源（創(chuàng)建更少的線程），而且在應(yīng)對請求突發(fā)增長的情況也很有用處，那么這里非常重要的一點就是不要阻塞線程，讓線程池能夠高效的工作。而且，在服務(wù)端應(yīng)用中，有非常多的IO操作：數(shù)據(jù)庫訪問，磁盤操作，Socket訪問等。對于這些IO操作，不屬于計算密集型操作，是不需要單獨分配一個線程來處理的。

       要做到高可伸縮性，異步是一劑良藥。假設(shè)現(xiàn)在這是一個web應(yīng)用，當(dāng)用戶的HTTP request到來時，線程池提供一個線程來處理（忽略前面的排隊等過程），然后到某一點，我們肯定需要讀取磁盤、訪問數(shù)據(jù)庫，這個時候我們使用異步的方式，發(fā)起IO請求，然后處理HTTP request的線程就可以返回到線程池了，它可以繼續(xù)處理其他請求，不需要在這里等待IO操作的返回。當(dāng)IO操作完成之后，會通過回調(diào)（具體實現(xiàn)方式請參照后續(xù)文章）完成剛才那個HTTP reqeust后續(xù)的處理。

下面是使用同步方式和異步方式的示意圖：

       上圖只畫出了一個請求，高亮顯示的那一段其實是不需要占用線程的，其實這段時間該線程可以返回線程池，然后分配去做其他請求，而數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果之后，再從線程池里分配一個線程來處理后續(xù)操作。這樣，如果請求多的話，線程池就會創(chuàng)建更多的線程來處理請求，***結(jié)果大家應(yīng)該都知道了。

       從上圖可以看出，開始的時候來自線程池的thread1處理請求，然后發(fā)起對數(shù)據(jù)庫的請求，發(fā)起操作完畢后，thread1被線程池回收；當(dāng)數(shù)據(jù)庫將結(jié)果返回時線程池選擇另外一個線程thread2（有可能是原來的那個線程，如果空閑的話）來處理數(shù)據(jù)庫返回的結(jié)果，完成后續(xù)的操作。對于IO操作非常多的服務(wù)來說，所獲得的益處是不可估量的。

總結(jié)

       本文主要從創(chuàng)建響應(yīng)靈敏的用戶界面和創(chuàng)建高可伸縮性的服務(wù)應(yīng)用這兩種不同的應(yīng)用場景來闡釋我們?yōu)槭裁葱枰?STRONG>異步。如何進(jìn)行異步開發(fā)在后續(xù)的文章我會首先介紹傳統(tǒng)的異步和Async CTP以及F#中的Async Workflow。

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