當前位置：首頁 > 编程资源 > 编程问答 >内容正文

编程问答

同步异步多线程这三者关系，你能给面试官一个满意的回答吗？

發布時間：2023/12/4 编程问答 52 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了同步异步多线程这三者关系，你能给面试官一个满意的回答吗？小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

前幾天一位朋友去面試，面試官問了他同步，異步，多線程之間是什么關系，異步比同步高效在哪？多線程比單線程高效在哪？由于回答的不好，讓我幫他捋一下，其實回答這個問題不難，難就難在只對別人說理論，而沒有現殺的例子。

一：異步

1. 到底解放了誰？

<1 style="box-sizing: border-box;"> 從基礎的同步說起

要說解放了誰，一定得有幾個參與者，舉個例子：當你的主線程讀取一個應用程序之外的資源時，它有可能是一個文件，又有可能是一個外部服務，當用同步方式讀取外部服務時，首先主線程會從用戶模式進入到內核模式，在內核模式中windows會將你的請求數據交給對應的網絡驅動程序，繼后會讓這個線程進入休眠狀態，當網絡驅動程序和外部服務一陣痙攣之后，網絡驅動程序會將獲取到的結果交給當初休眠的線程，windows喚醒休眠線程繼而執行后續的C#代碼，畫個簡圖理解一下，不一定全對。

這里就存在著一個非常大的問題，步驟4-步驟7之間，你的主線程一直都是休眠狀態，比如在GUI編程中，有一個重要的原則就是解放你的UI線程（主線程），所以解決這個問題就迫在眉睫。

<2 style="box-sizing: border-box;"> 異步方式下的處理方案

說到這里，大家應該知道了異步方式就是為了解放主線程，又可以叫調用線程，沒錯，接下來看一下同樣的場景在異步中如何處理的。

從圖中可以看到，步驟三中將thread數據交給網絡驅動程序之后，該thread就直接返回不管了，當后續網絡驅動程序獲取數據后，將數據丟給CLR線程池中的IO線程再由它觸發你的回調函數。

<3 style="box-sizing: border-box;"> 總結

異步相比同步效率高就高在解放了調用線程，在驅動程序和遠程服務RoundTrip期間，調用線程還可以執行其他工作，放在GUI上就是主線程可以繼續響應用戶的超敏操作。

由于沒有空轉的線程，CPU可以得到最滿載的運轉，更少的線程就有更少的線程棧空間，更少的GC回收時間和上下文切換。

2. 代碼演示

還是那句話，光說可不行，你得上一點代碼看看，有了上面的理論基礎，這里我就模擬爬取下博客園首頁的所有文章的用戶頭像。

<1 style="box-sizing: border-box;"> 同步代碼

public static void Main(string[] args){SingleThreadDownloadImages();Console.WriteLine("主線程繼續執行其他的咯~~~");Console.Read();}public static void SingleThreadDownloadImages(){using (var client = new HttpClient()){//調用線程空轉等待。。。var content = client.GetStringAsync("http://cnblogs.com").Result;var html = new HtmlDocument();html.LoadHtml(content);var imgsrcList = html.DocumentNode.QuerySelectorAll("img.pfs").Select(m => m.Attributes["src"].Value).ToList();Console.WriteLine($"準備下載:{imgsrcList.Count}個...");for (int i = 0; i < imgsrcList.Count; i++){//調用線程空轉等待。。。var stream = client.GetStreamAsync(imgsrcList[i]).Result;Image.FromStream(stream).Save($@"C:\2\{i}.jpg");}}Console.WriteLine("SingleThreadDownloadImages 執行結束");}------ output ------準備下載:19個... SingleThreadDownloadImages 執行結束主線程繼續執行其他的咯~~~

<2 style="box-sizing: border-box;"> 異步代碼

public static void Main(string[] args){AsyncDownloadImages();Console.WriteLine("主線程繼續執行其他的咯~~~");Console.Read();}public static async void AsyncDownloadImages(){using (var client = new HttpClient()){var content = await client.GetStringAsync("http://cnblogs.com");var html = new HtmlDocument();html.LoadHtml(content);var imgsrcList = html.DocumentNode.QuerySelectorAll("img.pfs").Select(m => m.Attributes["src"].Value).ToList();Console.WriteLine($"準備下載:{imgsrcList.Count}個...");for (int i = 0; i < imgsrcList.Count; i++){var stream = await client.GetStreamAsync(imgsrcList[i]);Image.FromStream(stream).Save($@"C:\2\{i}.jpg");}Console.WriteLine("AsyncDownloadImages 執行結束");}}------ output ------主線程繼續執行其他的咯~~~ 準備下載:19個... AsyncDownloadImages 執行結束

從結果可以看出，異步在獲取圖片期間，主線程還可以做其他事情，這就是異步最大的特點。

3. windbg 提取是否真為線程池io線程

其實在圖2中我口口聲聲的說是線程池中的IO線程回調了你的函數，大家先要明白一個概念，線程池中有兩種類別的線程，一個是工作線程，一個是IO線程，而工作線程常常就是我們通過代碼進行操控，IO線程通常由底層CLR接管，常常用于處理外部資源的操作，如下ThreadPool的GetMaxThreads方法。

public static void GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);

有了這個基礎，再將 AsyncDownloadImages方法修改如下，抓取一下dump文件

var content = await client.GetStringAsync("http://cnblogs.com");Console.WriteLine($"已獲取到:{content.Length}個字符");Console.ReadLine();

~*e !clrstack 查看所有托管線程的調用堆棧

0:000> ~*e !clrstack OS Thread Id: 0x62d8 (13)Child SP IP Call Site 000000da9b1fd1e8 00007ff9fc7bb4f4 [GCFrame: 000000da9b1fd1e8] 000000da9b1fd308 00007ff9fc7bb4f4 [GCFrame: 000000da9b1fd308] 000000da9b1fd368 00007ff9fc7bb4f4 [HelperMethodFrame_1OBJ: 000000da9b1fd368] System.Threading.Monitor.Enter(System.Object) 000000da9b1fd460 00007ff9e42f8aff System.IO.TextReader+SyncTextReader.ReadLine() 000000da9b1fd4c0 00007ff9e40f0d98 System.Console.ReadLine() 000000da9b1fd4f0 00007ff985c81559 ConsoleApp2.Program+d__3.MoveNext() [C:\dream\Csharp\ConsoleApp1\ConsoleApp2\Program.cs @ 93] 000000da9b1fd690 00007ff9e388cef2 System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) 000000da9b1fd760 00007ff9e388cd75 System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) 000000da9b1fd790 00007ff9e38fbe2f System.Runtime.CompilerServices.AsyncMethodBuilderCore+MoveNextRunner.Run() 000000da9b1fd7e0 00007ff9e3901343 System.Threading.Tasks.AwaitTaskContinuation.RunOrScheduleAction(System.Action, Boolean, System.Threading.Tasks.Task ByRef) 000000da9b1fd830 00007ff9e3865f40 System.Threading.Tasks.Task.FinishContinuations() 000000da9b1fd8c0 00007ff9e3865a88 System.Threading.Tasks.Task`1[[System.__Canon, mscorlib]].TrySetResult(System.__Canon) 000000da9b1fd900 00007ff9e3865a05 System.Threading.Tasks.TaskCompletionSource`1[[System.__Canon, mscorlib]].TrySetResult(System.__Canon) 000000da9b1fd940 00007ff9c88311a3 System.Net.Http.HttpClient+c__DisplayClass31_0`1[[System.__Canon, mscorlib]].b__1(System.Threading.Tasks.Task`1) 000000da9b1fd990 00007ff9e38f9d47 System.Threading.Tasks.Task.Execute() 000000da9b1fd9d0 00007ff9e388cef2 System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) 000000da9b1fdaa0 00007ff9e388cd75 System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) 000000da9b1fdad0 00007ff9e38fa001 System.Threading.Tasks.Task.ExecuteWithThreadLocal(System.Threading.Tasks.Task ByRef) 000000da9b1fdb80 00007ff9e38f96e1 System.Threading.Tasks.Task.ExecuteEntry(Boolean)

!threads 查看編號13的線程類型

0:013> !threads ThreadCount: 8 UnstartedThread: 0 BackgroundThread: 5 PendingThread: 0 DeadThread: 2 Hosted Runtime: noLock ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception0 1 5754 000001e2be060f80 2a020 Preemptive 000001E2BFD19868:000001E2BFD19FD0 000001e2be053bb0 1 MTA6 2 65e0 000001e2be08bd00 2b220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001e2be053bb0 0 MTA (Finalizer)9 3 25c 000001e2d8435ef0 102a220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001e2be053bb0 0 MTA (Threadpool Worker) XXXX 4 0 000001e2d845ea30 1039820 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001e2be053bb0 0 Ukn (Threadpool Worker)12 6 23fc 000001e2d8469ea0 202b220 Preemptive 000001E2BFD1E188:000001E2BFD1FFD0 000001e2be053bb0 1 MTA13 7 62d8 000001e2d8475e20 a029220 Preemptive 000001E2BFD9D588:000001E2BFD9F250 000001e2be053bb0 0 MTA (Threadpool Completion Port) XXXX 8 0 000001e2d847a0b0 8039820 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001e2be053bb0 0 Ukn (Threadpool Completion Port)14 9 6e4 000001e2d847de70 8029220 Preemptive 000001E2BFD80D88:000001E2BFD81F10 000001e2be053bb0 0 MTA (Threadpool Completion Port)

其中的?13 7 62d8 000001e2d8475e20 a029220 Preemptive 000001E2BFD9D588:000001E2BFD9F250 000001e2be053bb0 0 MTA (Threadpool Completion Port)?可以明顯的看到是 Threadpool Completion Port，沒有騙你吧，????。

二：多線程

相比單線程，多線程用更多的CPU和更多的線程資源換取更快的計算時間，是一種經典的空間換時間策略，代碼就不上了，相信多線程大家都快用爛了。

三：總結

1. 多線程比單線程高效的原因就是利用了CPU的多核計算把一個大的任務分而治之從而加速任務計算。

2. 異步比同步高效的原因是前者釋放了調用線程，讓調用線程可以做更多的事情而不至于被windows強制休眠浪費線程資源。

言簡意賅吧~，好了，本篇就說到這里，希望對你有幫助。

您的轉發是我寫作最大的動力

總結

以上是生活随笔為你收集整理的同步异步多线程这三者关系，你能给面试官一个满意的回答吗？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。

上一篇：如何选择好公司
下一篇： EFCore.Sharding(EFCo