同步/异步机制 异步就要异步到底这说法正确吗?

摘要

同步与异步是IO操作与CPU指令协作方式的不同

同步sync

1.阻塞blocking:同一条线程独自完成IO操作和CPU指令操作,全程阻塞

2.非阻塞non-blocking:系统内核封装了检查IO的执行线程,等资源加载完后通知应用程序线程进行操作处理,虽然不用等待资源下载,但本质上还是阻塞,只是阻塞的位置变了。

ps:无论是阻塞还是非阻塞,io读写和cpu执行指令是耦合的,系统内核拷贝数据到程序进程的过程还是阻塞的,这样做可以保证执行顺序,所以在阻塞的情况下CPU满载不一定是CPU的锅,很大可能在于IO

异步async

解耦了IO操作和CPU执行指令,IO操作和CPU执行指令都暴露出去,让程序控制, cpu不去参与IO的事情,IO处理完回调给应用程序便可,数据交互无需拷贝一份到程序进程,通过内存映射的方式避免了CPU的参与,但这样做执行顺序无法控制!
就因为IO CPU各做各的事情,二者都能充分利用起来,异步系统下很清晰的可以看到并发的瓶颈是在IO还是在CPU,可以及时做出相应决策。

.net core/.net 异步区别

为什么我们常听说要使用异步就要重头异步到底,不然性能可能更差,这句话其实是针对.NetFramework的。

.net下的异步

在.NetFramework中由于SynchronizationContext的存在,await返回必然会回归主线程

举个例子

public int Test()
{
    return GetAsync()
}
public async Task<int> GetAsync()
{
    return 1;
}

同步下执行Test()方法的是主线程,但在Test()里调用了异步方法GetAsync(),系统就会分派另一条线程去运行,这时候主线程就可以去搞其他任务了,当GetAsync()任务执行完毕时候,系统会通过SynchronizationContext把主线程回调回来,接回Test()继续执行下去,但假设这时候主线程正在处理一个很耗时的任务,那回调就会发生阻塞,直至主线程完事才回调完成,程序才能继续走下去,这个过程是非常影响性能的。

ps:如果你希望 GetAsync() 执行完后不需要等主线程,你就需要配置ConfigureAwait(false),这样就等于告诉系统,我不需要原来的主线程来干活,随便找个线程给我就行, 但这样会丢失了主线程的一些信息(HttpContext/Language/TimeZone)。

public int Test()
{
    return GetAsync().ConfigureAwait(false).GetAwaiter().GetResult();
}
.net core下的异步

在.NetCore中已经剔除了SynchronizationContext,剔除他的主要原因主要是性能和进一步简化操作
在.NetCore中我们不用继续关心异步同步混用情况下,是否哪里没有设置ConfigureAwait(false) 会导致的死锁问题,因为在.netcore中的async/await 可能在任何线程上执行,并且可能并行运行!

所以说如果把.net core的代码放到.net下运行,混用同步异步这块对于.net 来说可能是个坑!

拓展认知

同步异步的几种模型

阻塞IO模型

阻塞IO模型.png

非阻塞IO模型

非阻塞IO模型.png

多路复用IO模型
select/poll/epoll : 监听网络文件到达系统, 完成数据收集后通知recv

多路复用IO模型.png

信号驱动模型(也是同步IO)

信号驱动模型.png

异步IO

异步IO.png
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