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异步与多线程-它们有什么区别吗？

multithreadinglanguage-agnosticasynchronous
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异步调用是否总是会创建一个新的线程？这两者有什么区别？

异步调用是否总是会创建或使用一个新的线程？

维基百科上说：

在计算机编程中，异步事件是指独立于主程序流程发生的事件。异步操作是以非阻塞方式执行的操作，允许主程序流程继续处理。

我知道异步调用可以在单个线程上执行，那这是如何实现的呢？

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http://social.msdn.microsoft.com/Forums/en/csharplanguage/thread/3de8670c-49ca-400f-a1dc-ce3a3619357d - santosh singh
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JavaScript没有线程，但它有异步方法调用。 - Ajedi32
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任何一个系统都可以由一个进程管理多个子进程，控制进程可以提供子进程的异步操作。在JavaScript中，浏览器提供计算流。当某些函数进行异步调用时，浏览器可以为该函数存储上下文。现在，同一线程可以更改上下文，以恢复执行另一个函数。而在传统的多线程程序中，一个线程执行一个函数会阻塞，以允许另一个线程运行不同的函数。每个线程同步执行自己的功能。 - Mike
我使用异步与多线程。 - iperov
我使用多线程来进行异步操作。 - undefined
10个回答
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无论何时需要异步进行的操作不需要CPU做任何工作，那么这个操作就可以在不生成另一个线程的情况下完成。例如，如果异步操作是I/O，则CPU无需等待I/O完成。它只需要启动操作，然后可以继续进行其他工作，而I/O硬件（磁盘控制器，网络接口等）则会执行I/O工作。硬件通过中断CPU来通知它何时完成，然后操作系统将事件传递给您的应用程序。
通常，更高级别的抽象和API不会公开来自操作系统和底层硬件的底层异步API。在这些情况下，即使生成的线程只是在等待I/O操作，也通常更容易创建线程来执行异步操作。
如果异步操作需要CPU执行工作，则通常必须在另一个线程中完成该操作，以便它真正成为异步操作。即使这样，只有当存在多个执行单元时，它才真正是异步的。
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解释得很清楚，谢谢您。但我有一个问题。您提到：“例如，如果异步操作是I/O，则CPU无需等待I/O完成，只需要启动操作。”我的问题是，当程序是单线程的，并且在代码的第三行调用了一个I/O操作，那么如何在第三行中启动操作并执行第四行而不等待I/O操作完成？对于我来说，必须将第三行的代码放在一个新线程中，才能实现第四行在I/O操作完成前继续执行。【Java程序视角】 - spiderman
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尽管 CPU 不必等待，但它仍会等待 I/O 操作完成...我相信你的第二段回答了我的问题。在这种情况下，我需要得出结论，在 Java 中，异步调用需要在不同的线程中执行。如果我错了，请纠正我，或者让我知道是否需要发布一个新的 SO 问题。 - spiderman
@spiderman 有些语言，比如Node.js，采用异步编程模型。该语言和运行时提供内置功能，允许在IO操作完成之前，执行第4行代码在同一线程中执行。这是通过第3行提供回调函数来实现的，运行时将在IO完成时调用该回调函数。 - jmrah
@spiderman 也许……操作系统的异步函数直接返回 false 或其他什么值。 - Byeongin Yoon
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这个问题过于笼统，难以回答。

一般情况下，异步调用并不一定创建一个新线程。这是一种实现方式，预先存在的线程池或外部进程是其他方式。它严重依赖于语言、对象模型（如果有）和运行时环境。

异步只是表示调用线程不会坐等响应，也不会在调用线程中进行异步操作。

除此之外，你需要更具体的信息。

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基本上，我的理解是： 多线程 == 使用多个线程以提供处理性能的好处，尤其是当任务可以从多个处理器中受益时，以及在异步情况下获得好处。 异步 == 一个进程执行它自己的任务，而调用该进程的状态不必等待其完成。这可能不一定使用多个线程来实现，例如其他硬件组件可能会承担责任。 - Evan Sevy
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@Michael - 你能否举个例子解释一下如何在单线程中进行异步编程？ - Kumar Vaibhav
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@KumarVaibhav - 最常见的例子是单线程从队列中获取项目（例如Windows消息队列）。 如果程序习惯将项发送到自己的队列中（一种常见模式），那么发送项的代码片段不会等待操作完成，而是直接返回。操作将在主循环中适时处理。 - Michael Kohne
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代码的编写方式和实际执行方式可能存在差异。例如，在C#中，我可以编写一个启动异步任务的方法。我的方法完全支持异步操作，可以在等待任务完成的同时执行其他操作。然而，CLR也可能决定内联我的任务并同步执行它。 - Mike
哪个线程执行等待的任务？标记为异步的方法在执行到 await 关键字之前是同步执行的，此时哪个线程执行这个可等待的任务？ - user2156081
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不，异步调用并不总是涉及线程。

通常情况下，它们会启动某种操作，该操作与调用方同时进行。但该操作可能由另一个进程、操作系统、其他硬件（如磁盘控制器）、网络上的其他计算机或人类处理。线程并不是实现并行处理的唯一方式。

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JavaScript是单线程且异步的。例如，当您使用XmlHttpRequest时，会提供一个回调函数，该函数将在响应返回时异步执行。

John Resig对JavaScript中计时器的工作原理有很好的解释。

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多线程指的是在同一进程中发生多个操作。而异步编程则涉及到跨进程。例如，如果我的操作调用了一个Web服务，线程不需要等待Web服务返回。这里我们使用异步编程来允许线程不等待另一台机器上的进程完成。当它开始从Web服务获取响应时，它可以中断主线程以表示Web服务已经完成处理请求。现在主线程可以处理结果。

我有点不同意。我写了一个单线程的HTTP服务器，使用异步IO完成处理多个同时请求。异步并不需要在多个执行路径中发生事情，它只是意味着多个计算流可以重叠。另一种看待它的方式是，在单线程的操作系统上，我可以同时运行2个进程。从每个进程的角度来看，它们是同步运行的。但是，从操作系统的角度来看，它是异步运行的。 - Mike
在找到一个承认线程和同步是两个不同概念的答案之前，我必须滚动太远了。 - MrYellow
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自非抢占式时代（版本2.13、3.0、3.1等）以来，Windows一直使用消息循环进行异步处理，早在支持真正的线程之前。所以回答你的问题，不需要创建线程来执行异步处理。

@dmckee - 有趣的是，不同的系统以类似的方式发展。 - Otávio Décio
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异步调用甚至不需要发生在调用方的同一系统/设备上。因此，如果问题是，异步调用是否需要当前进程中的线程，答案是否定的。然而，必须要有一个执行线程在某处处理异步请求。
"线程执行"是一个模糊的术语。在合作任务系统（例如早期的Macintosh和Windows操作系统）中，线程执行可以简单地是发出请求的同一进程运行另一个堆栈、指令指针等。但是，当人们通常谈论异步调用时，它们通常意味着由另一个线程处理的调用（如果它是进程内的，则是在同一进程内；如果它是进程间的，则是由另一个进程处理）。
请注意，进程间（或进程间）通信（IPC）通常概括为包括进程内通信，因为锁定和同步数据的技术通常是相同的，无论这些线程的执行在哪个进程中运行。
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有些系统允许您利用内核的并发性来使用回调函数实现某些功能。例如，在 Mac System 6-8 的非抢占式多任务处理器时代，异步IO回调被用于实现非阻塞互联网服务器。

这样，您可以在程序中拥有并发执行流，而无需像线程一样使用它们。

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异步只是指您不会阻塞程序等待某些东西（函数调用、设备等）完成。它可以在单独的线程中实现，但通常使用专用线程进行同步任务，并通过某种事件系统进行通信，从而实现类似异步的行为。

有单线程异步程序的示例。像这样的东西：

...do something
...send some async request
while (not done)
    ...do something else
    ...do async check for results
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异步调用的本质是，如果您希望应用程序在调用正在进行时继续运行，则需要 生成 一个新线程，或者至少 利用 另一个仅用于处理异步回调的线程。
有时，根据情况，您可能希望调用异步方法，但让它对用户呈现为同步（即阻塞，直到异步方法发出完成信号）。这可以通过 Win32 API（例如WaitForSingleObject）来实现。
这在某些系统上是正确的，但并非所有系统都是如此。Unix不需要您生成或利用另一个线程，除非您将内核调用另一个线程，我想这也是一种看待它的方式。 - Craig S
这在Windows上也不是真的。例如，重叠I/O是异步的。 - Jason Orendorff
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