異步事件回調機制原理探索 (轉)

http://blog.csdn.net/blues1021/article/details/44276085

軟件組件之間，函數之間的調用分為：同步調用，函數指針形式的同步回調，異步調用。前面兩種很簡單無需多言，這里只探索下異步調用。

自定義的異步事件回調機制：

可以在自己的應用程序中，先注冊事件和事件對應的回調函數(回調函數可以是函數指針法，虛函數方法的方式);自己程序中每幀檢測事件是否發生或者條件是否滿足，滿足的時候就進入回調函數。如果這樣的檢查是在同一個線程中那么就是同步的延遲調用，如果是在子線程中就是異步調用，但是這樣的性能還是比較差的，除非不得以，否則還是用OS的異步回調機制性能高。

OS層面的異步事件回調機制：

linux下的異步回調機制：

1.異步事件的注冊：會在內核里面產生一個事件放置到事件隊列（屬於內核事件或者線程/進程事件隊列，加入事件select,poll是O(n)算法效率，epoll是O(1)算法效率因為使用了mmap不需要從用戶空間拷貝到內核空間，其它事件類似)；2.異步事件的檢測：檢查時候會查詢內核中的線程/進程事件隊列（select,poll是O(n)算法效率，epoll是O(1)算法效率應該使用了數組類型的數據結構存儲映射關系，其它事件類似 )；阻塞線程/進程如果存在滿足事件那么馬上返回結果，。 非阻塞的線程/進程條件滿足返回結果，條件不滿足那么返回非阻塞的信息，可以繼續做其它事情。

3.異步事件的回調驅動：文件設備驅動程序內有讀寫隊列，當讀寫隊列資源變為可讀or寫的時候(進程繼續執行(或發出事件通知到內核事件隊列/線程進程的事件隊列中)。喚醒后會再次判斷文件設備條件是否滿足因為非獨占的資源可能被其它線程/進程獲取了； 阻塞條件下成功了馬上執行異步回調，返回中斷現場繼續執行程序邏輯，非阻塞條件下線程執行到此處檢查事件隊列將會成功從而產生異步調用，返回當時中斷現場執行條件滿足的后續邏輯，unity3d的coroutine也是這樣的原理。

回調事件注冊和異步事件的驅動都和linux下類似。

只 是檢查異步事件的消息, windows內核有一個事件隊列，內核也為當前的用戶線程創建事件隊列，當內核驅動觸發事件（周期觸發或OS通知觸發)時，消息會被分發到內核事件隊 列，分發到當前線程事件隊列；當前線程需要一個消息循環不斷的獲取消息,當然也提供了阻塞模式和非阻塞模式的檢測消息(getmessage沒有獲得去到 消息會阻塞掛起當前線程，peekmessage沒有獲取到消息返回FALSE不會阻塞掛起當前線程)，接收到了消息要進行分發處理。

如圖：

為了更清楚地說明這個問題，我們參看圖1：

 

 

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http://www.cnblogs.com/DebugLZQ/archive/2012/09/05/2670986.html

最近很忙，因此拿出時間來寫博客也算是忙里偷閑了，繼承前面的一貫風格，繼續淺談胡侃。
　　最近在項目中遇到了Socket異步網絡傳輸 的問題，所以沉下心來整理下。於是，先問了下度娘，結果找到了園友志良的一篇文章《C#中異步和多線程的區別》（參考文獻1），精讀了一遍，個人覺得理解 的很好，自己學習下之余，又動手加工了一下以分享給各位博友，希望各位博友能對異步和多線程有一個清楚的認識。

　　C#中異步和多線程的區別是什么呢？異步和多線程兩者都可以達到避免調用線程阻塞的目的，從而提高軟件的可響應性。甚至有些時候我們就認為異步和多線程是等同的概念。但是，異步和多線程還是有一些區別的。而這些區別造成了使用異步和多線程的時機的區別。　　

　　異步操作的本質

　　所有的程序最終都會由計算機硬件來執行，所以為了更好的理解異步 操作的本質，我們有必要了解一下它的硬件基礎。 熟悉電腦硬件的朋友肯定對DMA這個詞不陌生，硬盤、光驅的技術規格中都有明確DMA的模式指標，其實網卡、聲卡、顯卡也是有DMA功能的。DMA就是直 接內存訪問的意思，也就是說，擁有DMA功能的硬件在和內存進行數據交換的時候可以不消耗CPU資源。只要CPU在發起數據傳輸時發送一個指令，硬件就開 始自己和內存交換數據，在傳輸完成之后硬件會觸發一個中斷來通知操作完成。這些無須消耗CPU時間的I/O操作正是異步操作的硬件基礎。所以即使在DOS 這樣的單進程（而且無線程概念）系統中也同樣可以發起異步的DMA操作。

　　線程的本質

　　線程不是一個計算機硬件的功能，而是操作系統提供的一種邏輯功能，線程本質上是進程中一段並發運行的代碼，所以線程需要操作系統投入CPU資源來運行和調度。

　　異步操作的優缺點

　　因為異步操作無須額外的線程負擔，並且使用回調的方式進行處理，在設計良好的情況下，處理函數可以不必使用共享變量（即使無法完全不用，最起碼 可以減少 共享變量的數量），減少了死鎖的可能。當然異步操作也並非完美無暇。編寫異步操作的復雜程度較高，程序主要使用回調方式進行處理，與普通人的思維方式有些 出入，而且難以調試。

　　多線程的優缺點

　　多線程的優點很明顯，線程中的處理程序依然是順序執行，符合普通人的思維習慣，所以編程簡單。但是多線程的缺點也同樣明顯，線程的使用（濫用）會給系統帶來上下文切換的額外負擔。並且線程間的共享變量可能造成死鎖的出現。

　　適用范圍

　　在了解了線程與異步操作各自的優缺點之后，我們可以來探討一下線程和異步的合理用途。我認為：當需要執行I/O操作時，使用異步操作比使用線程+同步 I/O操作更合適。I/O操作不僅包括了直接的文件、網絡的讀寫，還包括數據庫操作、Web Service、HttpRequest以及.net Remoting等跨進程的調用。

　　而線程的適用范圍則是那種需要長時間CPU運算的場合，例如耗時較長的圖形處理和算法執行。但是往往由於使用線程編程的簡單和符合習慣，所以很多朋友往往會使用線程來執行耗時較長的I/O操作。這樣在只有少數幾個並發操作的時候還無傷大雅，如果需要處理大量的並發操作時就不合適了。

　　異步的一個示例

　　大家可能都知道，使用delegate可以“自動”使一個方法可以進行異步的調用。從直覺上來說，我覺得是由編譯器或者CLR使用了另外的線程來執行目標方法。到底是不是這樣呢？