异步与同步执行，它到底意味着什么？

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异步和同步执行有什么区别？

asynchronous execution synchronous
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当您同步执行某些操作时，请等待它完成，然后再继续执行其他任务。当您异步执行某些操作时，可以在完成之前继续执行另一个任务。

话虽如此，在计算机环境中，这转化为在另一个“线程”上执行进程或任务。线程是作为工作单元存在的一系列命令（代码块）。操作系统可以管理多个线程，并在切换到另一个线程之前为线程分配处理器时间的一部分（“切片”），以便轮流做一些工作。在它的核心（原谅双关语），处理器可以简单地执行一个命令，它没有一次做两件事的概念。操作系统通过将时间片分配给不同的线程来模拟这一点。

现在，如果你在混合中引入多个核心/处理器，那么事情实际上可能同时发生。操作系统可以将时间分配给第一个处理器上的一个线程，然后将相同的时间块分配给另一个处理器上的另一个线程。所有这一切都是为了让操作系统能够管理您的任务完成，同时您可以继续执行代码并执行其他操作。

异步编程是一个复杂的主题，因为当你可以同时执行它们时，事物如何结合在一起的语义。有很多关于这个主题的文章和书籍;看一看！

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同步编程模型 - 将线程分配给一个任务并开始处理它。任务完成后，它可用于下一个任务。在这个模型中，它不能让执行任务处于中间以承担另一个任务。让我们讨论一下这个模型在单线程和多线程环境中的工作原理。

单线程 - 如果我们要处理几个任务并且当前系统只提供一个线程，那么任务将逐个分配给线程。它可以用图形描绘为 Synchronous Single Threaded

多线程 - 在这种环境中，我们曾经有多个线程可以处理这些任务并开始研究它。这意味着我们有一个线程池（也可以根据需求和可用资源创建新线程）和一堆任务。所以这些线程可以在这些上工作 Synchronous Multi-Threaded

异步编程模型 - 与同步编程模型相反，这里一个线程一旦开始执行一个任务就可以将它保存在中间，保存当前状态并开始执行另一个任务。

单螺纹Asynchronous Single Threade

多线程Asynchronous Multi-Threaded

阅读更多here

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执行如下序列时：a> b> c> d>，如果我们在执行过程中遇到失败，例如：

a
b
c
fail

然后我们从头开始重新开始：

a
b
c
d

这是同步的

但是，如果我们执行相同的序列：a> b> c> d>，我们在中间失败：

a
b
c
fail

...但是我们不是从头重新开始，而是从故障点重新开始：

c
d

......这被称为异步。

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作为一个非常简单的例子，

同步

想象一下，10名学生被指示在路上排队。

第三个学生解开了她的鞋带。现在她已经停止并再次绑起来。

她身后的所有学生都已经停了下来，现在正等着她把它绑起来。第一和第二名学生已经走过所有人，并继续按照他们的平常步伐。

10-->9-->8-->7-->6-->5-->4-->3.     2-->1-->

异步

想象一下10个随机的人走在同一条路上。他们当然不在队列中，只是随意地以不同的步伐在路上的不同地方行走。

第三人的鞋带解开了。她停下来再把它绑起来。

但是没有人在等她把它捆绑起来。其他人仍然以他们以前的方式行走，与他们同样的步伐。

10-->    9-->
   8--> 7-->   6-->
 5-->  4-->  3. 2-->
1-->
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您将Synchronous与Parallel vs Series混淆。同步意味着所有的同时。同步化意味着与每个领域相关，这可以意味着串联或以固定间隔。虽然程序正在全力以赴，但它是串行运行的。得到一本字典......这就是为什么我们有不甜的茶。你有茶或加糖茶。

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同步基本上意味着你一次只能执行一件事。异步意味着您可以一次执行多个操作，并且您不必完成当前操作即可继续执行下一个操作。

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我创建了一个gif来解释这个，希望有所帮助：看，第3行是异步的，其他是同步的。第3行之前的所有行应该等到行完成它的工作之前，但由于第3行是异步的，下一行（第4行），不要等待第3行，但是第5行应该等待第4行完成它的工作，第6行应等待第5行和第7行为6，因为第4,5,6,7行不是异步的。 line 3 is asynchronous and others are synchronous

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同步操作在返回调用者之前完成其工作。

在返回调用者之后，异步操作会（大部分或全部）执行其工作。

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使用说明制作早餐的示例

  1. 倒一杯咖啡。
  2. 将锅加热，然后煎两个鸡蛋。
  3. 炒三片培根。
  4. 吐司两片面包。
  5. 加入黄油和果酱吐司。
  6. 倒一杯橙汁。

如果您有烹饪经验，则可以异步执行这些说明。你要开始加热鸡蛋，然后开始培根。你把面包放在烤面包机里，然后开始做蛋。在流程的每个步骤中，您都可以启动任务，然后将注意力转移到可以引起注意的任务上。

烹饪早餐是不平行的异步工作的一个很好的例子。一个人（或线程）可以处理所有这些任务。继续早餐比喻，一个人可以通过在第一个完成之前开始下一个任务来异步制作早餐。无论有人正在观看，烹饪都会进行。一旦你开始加热鸡蛋的锅，你就可以开始煎培根。培根开始后，您可以将面包放入烤面包机。

对于并行算法，您需要多个cooks（或线程）。一个人会做鸡蛋，一个是培根，等等。每个人都只关注那一项任务。每个厨师（或线程）将被同步阻塞，等待培根准备好翻转，或者吐司。

参考Asynchronous programming concepts

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关于同步执行的“同时”定义（有时令人困惑），这是理解它的好方法：

同步执行：代码块中的所有任务都是同时执行的。

异步执行：代码块中的所有任务都不是同时执行的。

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我认为一个很好的方式来考虑它是一个经典的运行接力赛

同步：像同一个团队的成员一样的进程，在他们收到接力棒（执行前一个进程/跑步者的结束）之前他们不会执行，但他们都在彼此同步。

异步：如同同一个接力赛中不同球队成员的进程跟踪，他们将运行和停止，彼此异步，但在同一种族（整体程序执行）内。

是否有意义？

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同步/异步无需多线程。

同步或同步意味着以某种方式“连接”或“依赖”。换句话说，两个同步任务必须彼此了解，并且一个任务必须以某种方式执行，这取决于另一个任务，例如等待启动直到另一个任务完成。 异步意味着它们是完全独立的，无论是在启动还是执行中，都不能以任何方式考虑对方。

同步（一个线程）：

1 thread ->   |<---A---->||<----B---------->||<------C----->|

同步（多线程）：

thread A -> |<---A---->|   
                        \  
thread B ------------>   ->|<----B---------->|   
                                              \   
thread C ---------------------------------->   ->|<------C----->|

异步（一个线程）：

         A-Start ------------------------------------------ A-End   
           | B-Start -----------------------------------------|--- B-End   
           |    |      C-Start ------------------- C-End      |      |   
           |    |       |                           |         |      |
           V    V       V                           V         V      V      
1 thread->|<-A-|<--B---|<-C-|-A-|-C-|--A--|-B-|--C-->|---A---->|--B-->|

异步（多线程）：

 thread A ->     |<---A---->|
 thread B ----->     |<----B---------->| 
 thread C --------->     |<------C--------->|
  • 任务A，B，C的起点和终点由<，>字符表示。
  • 由垂直条|表示的CPU时间片

从技术上讲，同步/异步的概念实际上与线程没有任何关系。虽然通常情况下，发现在同一个线程上运行的异步任务是不寻常的，但有可能（参见下面的示例）并且通常会发现两个或多个任务在不同的线程上同步执行...不，这个概念同步/异步只需要在另一个（第一）任务完成之前是否可以启动第二个或后续任务，或者它是否必须等待。就这些。什么线程（或线程），进程或CPU，或者实际上，执行任务的硬件是什么并不重要。实际上，为了说明这一点，我已经编辑了图形以显示这一点。

异步的例子。在解决许多工程问题时，该软件旨在将整个问题分解为多个单独的任务，然后异步执行它们。反转矩阵或有限元分析问题就是很好的例子。在计算中，排序列表就是一个例子。例如，快速排序例程将列表拆分为两个列表，并通过递归调用自身对每个列表进行排序。在上面的两个例子中，两个任务可以（并且经常是）异步执行。它们不需要在单独的线程上。即使是具有一个CPU的机器，也只有一个执行线程可以编码，以便在第一个任务完成之前启动第二个任务的处理。唯一的标准是一个任务的结果不必作为另一个任务的输入。只要任务的开始和结束时间重叠，（只有当两者的输出都不需要作为另一个的输入时），它们才会异步执行，无论使用多少线程。

同步示例。任何由多个任务组成的进程，其中任务必须按顺序执行，但必须在另一台机器上执行（获取和/或更新数据，从金融服务获取股票报价等）。如果它位于单独的机器上，则它位于单独的线程上，无论是同步还是异步。

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Synchronize的另一个英文定义是Here

坐标;结合。

我认为这比“同时发生”更好。那个也是一个定义，但我认为它不适合它在计算机科学中使用的方式。

因此，异步任务不与其他任务协同工作，而同步任务与其他任务协同工作，因此一个任务在另一个任务启动之前完成。

如何实现这是一个不同的问题。

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同步意味着将逐行执行队列方式执行任务。假设只有车辆需要在朋友之间分享才能一个接一个地到达目的地。 在异步情况下，每个朋友都可以租用车辆并到达目的地。

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是同步意味着同时，从字面上看，它意味着一起完成工作。世界上多个人/物体可以同时做多件事但是如果我们看一下计算机，就说同步意味着过程一起工作，这意味着过程依赖于彼此的回归，这就是他们被执行的原因之一按顺序排列。异步意味着进程不能一起工作，它们可以同时工作（如果是多线程的），但是独立工作。

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简单来说：

同步

你在队列中获得电影票。在你面前的每个人得到一个之前你不能得到一个，这同样适用于排在你后面的人。

异步

你和许多其他人在一家餐馆。你点了食物。其他人也可以订购他们的食物，他们没有必要等待你的食物烹饪，并在他们订购之前送达你。在厨房餐厅工作人员不断烹饪，服务和接受订单。一旦煮熟，人们就会得到他们的食物。

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Simple Explanation via analogy

同步执行

我的老板是一个忙碌的人。他告诉我写代码。我告诉他：好的。我开始了，他正像一只秃鹰一样看着我，站在我身后，从我肩膀上。我喜欢“伙计，WTF：你为什么不去做我做完这件事呢？”

他就像是：“不，我在这儿等你，直到你完成。”这是同步的。

异步执行

老板告诉我这样做，而不是在那里等待我的工作，老板去做其他任务。当我完成工作后，我只是向老板报告说：“我做完了！”这是异步执行。

（听从我的建议：永远不要和你身后的老板一起工作。）

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同步执行意味着执行在一个系列中发生。 A->B->C->D。如果你正在调用这些例程，A将运行，然后完成，然后B将启动，然后完成，然后C将启动，等等。

使用异步执行，您可以开始一个例程，让它在后台启动时在后台运行，然后在某个时刻，说“等待完成”。它更像是：

启动A->B->C->D->Wait为A完成

优点是你可以执行B，C和D，而A仍在运行（在后台，在一个单独的线程上），这样你就可以更好地利用你的资源，减少“挂起”或“等待”。

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同步意味着调用者等待响应或完成，异步调用者继续并且响应稍后（如果适用）。

举个例子：

    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Before call");
        doSomething();
        Console.WriteLine("After call");
    }

    private static void doSomething()
    {
        Console.WriteLine("In call");
    }

这将始终输出：

Before call
In call
After call

但是，如果我们要使doSomething异步（多种方式），那么输出可能变为：

Before call
After call
In call

因为进行异步调用的方法会立即继续下一行代码。我说“可能”，因为使用异步操作无法保证执行顺序。它也可以作为原始执行，具体取决于线程时序等。

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简而言之，同步是指两个或多个进程的起点和终点，而不是它们的执行。在此示例中，进程A的端点与进程B的起始点同步：

SYNCHRONOUS
   |--------A--------|
                     |--------B--------|

另一方面，异步进程的起始点和终点没有同步：

ASYNCHRONOUS
   |--------A--------|
         |--------B--------|

如果进程A与进程B重叠，它们同时运行或synchronously（字典定义），因此混淆。

更新：Charles Bretana改进了his answer，所以这个答案现在只是一个简单的（可能过于简化的）助记符。

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我认为这是有点圆的解释，但它仍然澄清使用现实生活中的例子。

小例子：

假设播放音频涉及三个步骤：

  1. 从硬盘获取压缩的歌曲
  2. 解压缩音频。
  3. 播放未压缩的音频。

如果您的音频播放器按顺序为每首歌曲执行步骤1,2,3，则它是同步的。您将不得不等待一段时间才能听到这首歌，直到该歌曲实际被取出并解压缩。

如果您的音频播放器执行步骤1,2,3彼此独立，那么它是异步的。即。在播放音频1（步骤3）时，如果它并行地从硬盘中取出音频3（步骤1）并且它并行地解压缩音频2。 （步骤2）你最终会听到这首歌，而无需等待获取和解压缩。

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简单地说异步执行就是在后台做事。

例如，如果要从Internet下载文件，可以使用同步函数来执行此操作，但它会阻止您的线程，直到文件完成下载。这可能会使您的应用程序无法响应任何用户输入。

相反，您可以使用异步方法在后台下载该文件。在这种情况下，下载功能立即返回，程序执行正常继续。所有下载操作都在后台完成，程序完成后会通知您。

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