一个例子形象地理解同步与异步

时间：2024-01-28 15:35:15

请看一个示例：

同步方式请求接口

请求一次接口耗时大约100多毫秒

代码

一个for循环，循环500次，调用方法Request，Request方法中一个while(true)无限循环，同步方式请求url获取数据。
代码点评：要是写一个while(true)没问题，这是想运行500个while(true)，这代码是错误的，行不通。应该使用Thread或者Task.Run加TaskCreationOptions.LongRunning参数。
这当然是有问题的代码，请看下面运行截图，只有第一个while(true)在执行，其它的499个while(true)根本没有执行机会。

static int num = 0;
static ConcurrentDictionary<int, object> dict = new ConcurrentDictionary<int, object>();

static void Main(string[] args)
{
    CalcSpeed();

    for (int i = 0; i < 500; i++)
    {
        Request(i);
    }

    Console.WriteLine($"Main函数结束");
    Console.ReadLine();
}

static void Request(int index)
{
    dict.TryAdd(index, null);

    while (true)
    {
        string url = "http://localhost:5028/Test/TestGet";
        string result = HttpUtil.HttpGet(url);
        Interlocked.Increment(ref num);
    }
}

static void CalcSpeed()
{
    _ = Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        while (true)
        {
            Thread.Sleep(2000);
            double speed = num / sw.Elapsed.TotalSeconds;
            ThreadPool.GetMaxThreads(out int w1, out int c1);
            ThreadPool.GetAvailableThreads(out int w2, out int c2);
            Console.WriteLine($"有 {dict.Count.ToString().PadLeft(3)} 个 while(true) 在执行，线程池活动线程数：{(w1 - w2).ToString().PadRight(3)}  速度：{speed:#### ####.0} 次/秒");
        }
    }, TaskCreationOptions.LongRunning);
}

运行截图

一个例子形象地理解同步与异步_Test

说明

代码中没有创建线程，也没有使用Task.Run，请求一次接口耗时大约100多毫秒，while(true)在主线程中执行，平均1秒请求接口不到10次。
注意：只有第一个while(true)在执行。

修改1：在Request函数中添加一行代码Thread.Sleep(1);

代码

static void Request(int index)
{
    dict.TryAdd(index, null);

    while (true)
    {
        string url = "http://localhost:5028/Test/TestGet";
        string result = HttpUtil.HttpGet(url);
        Interlocked.Increment(ref num);

        Thread.Sleep(1);
    }
}

运行截图

一个例子形象地理解同步与异步_for循环_02

说明

没什么用，速度还变慢了一点。
依然是有问题的代码。
依然只有第一个while(true)在执行。

修改2：在Request函数中添加一行代码await Task.Delay(1);

VS自动在void Request前面添加了async关键字

代码

static async void Request(int index)
{
    dict.TryAdd(index, null);

    while (true)
    {
        string url = "http://localhost:5028/Test/TestGet";
        string result = HttpUtil.HttpGet(url);
        Interlocked.Increment(ref num);

        await Task.Delay(1);
    }
}

运行截图

一个例子形象地理解同步与异步_Test_03

说明

速度快多了，并且越来越快。
有多个while(true)在执行，并且在执行的while(true)数量越来越多，最终会达到500个。
这是比较神奇的地方，仅仅加了一行await Task.Delay(1);同步方法Request就变成了异步方法。
在执行await Task.Delay(1);这一行时，其它while(true)得到了执行机会，你们可以验证一下。
同步请求分别在不同的线程中执行，你们可以打印线程ID验证一下。

修改3：前面使用的是HttpUtil.HttpGet同步请求，修改为异步请求，await Task.Delay(1);这一行也不需要了

代码

static async void Request(int index)
{
    dict.TryAdd(index, null);

    while (true)
    {
        string url = "http://localhost:5028/Test/TestGet";
        var httpClient = HttpClientFactory.GetClient();
        string result = await (await httpClient.GetAsync(url)).Content.ReadAsStringAsync();
        Interlocked.Increment(ref num);
    }
}

运行截图

一个例子形象地理解同步与异步_Test_04

说明

速度非常快。
异步的优势体现出来了。

修改4：有没有人会认为修改2，把同步代码用Task.Run包一下，速度会更快？

代码

static async void Request(int index)
{
    dict.TryAdd(index, null);

    while (true)
    {
        await Task.Run(() =>
        {
            string url = "http://localhost:5028/Test/TestGet";
            string result = HttpUtil.HttpGet(url);
            Interlocked.Increment(ref num);
        });

        await Task.Delay(1);
    }
}

运行截图

一个例子形象地理解同步与异步_Test_05

说明

线程饥饿，全部阻塞，没有返回结果，速度是0。

总结

通过这个例子形象地体会一下同步与异步，以及为什么要使用异步。
如果你写的代码是异步的，但是调用的IO接口又是同步的，这比真正的异步效率要差很多，但比同步代码有所提升。
针对修改2，有人会说，这代码有问题，后面的while(true)会延迟好久才会执行。但是如果for循环的数量是少量的，程序启动时的一点延迟是允许的，就没有问题，
修改代码如下：

for (int i = 0; i < 20; i++)
{
    Request(i);
}

运行截图：

一个例子形象地理解同步与异步_线程池_06


说明：

20个while(true)都在运行，比一个while(true)要快很多。

当然，没必要这么写了，直接new 20个Thread就可以。

但如果for循环就是500次，而且需要调用的IO接口又是同步的，那么就老老实实写500个new Thread。

如果非要用异步，设置一下线程池的大小，大于500，避免线程饥饿。

ThreadPool.SetMinThreads(800, 800);
ThreadPool.SetMinThreads(600, 600);

你会发现，不能想当然，依然有问题，这时强行用异步就很容易写出BUG了。
最后，再好好体会一下上面的例子。

补充

对于修改2的修改：没必要启动500个while(true)，可以只启动一个，代码如下：

static void Main(string[] args)
{
    // 设置一下线程池数量可以大大提升批量请求速度
    // ThreadPool.SetMinThreads(650, 650);
    // ThreadPool.SetMinThreads(600, 600); 

    CalcSpeed();

    Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        while (true)
        {
            // 批量请求，第1个参数是一个集合，第2个参数是最大并行度
            Parallel.ForEach(Enumerable.Range(0, 500), new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 500 }, (i, c) =>
            {
                Request(i);
            });

            Thread.Sleep(1);
        }
    }, TaskCreationOptions.LongRunning);

    Console.WriteLine($"Main函数结束");
    Console.ReadLine();
}

static void Request(int index)
{
    dict.TryAdd(index, null);

    string url = "http://localhost:5028/Test/TestGet";
    string result = HttpUtil.HttpGet(url);
    Interlocked.Increment(ref num);
}



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