事件驱动引擎会取代多线程编程吗

事件驱动编程是一种编程范式,这里程序的执行流由外部事件来决定。它的特点是包含一个事件循环,当外部事件发生时使用回调机制来触发相应的处理。另外两种常见的编程范式是(单线程)同步以及多线程编程。

让我们用例子来比较和对比一下单线程、多线程以及事件驱动编程模型。图21.1展示了随着时间的推移,这三种模式下程序所做的工作。这个程序有3个任务需要完成,每个任务都在等待I/O操作时阻塞自身。阻塞在I/O操作上所花费的时间已经用灰色框标示出来了。

图21.1 线程模型

在单线程同步模型中,任务按照顺序执行。如果某个任务因为I/O而阻塞,其他所有的任务都必须等待,直到它完成之后它们才能依次执行。这种明确的执行顺序和串行化处理的行为是很容易推断得出的。如果任务之间并没有互相依赖的关系,但仍然需要互相等待的话这就使得程序不必要的降低了运行速度。

在多线程版本中,这3个任务分别在独立的线程中执行。这些线程由操作系统来管理,在多处理器系统上可以并行处理,或者在单处理器系统上交错执行。这使得当某个线程阻塞在某个资源的同时其他线程得以继续执行。与完成类似功能的同步程序相比,这种方式更有效率,但程序员必须写代码来保护共享资源,防止其被多个线程同时访问。多线程程序更加难以推断,因为这类程序不得不通过线程同步机制如锁、可重入函数、线程局部存储或者其他机制来处理线程安全问题,如果实现不当就会导致出现微妙且令人痛不欲生的bug。

在事件驱动版本的程序中,3个任务交错执行,但仍然在一个单独的线程控制中。当处理I/O或者其他昂贵的操作时,注册一个回调到事件循环中,然后当I/O操作完成时继续执行。回调描述了该如何处理某个事件。事件循环轮询所有的事件,当事件到来时将它们分配给等待处理事件的回调函数。这种方式让程序尽可能的得以执行而不需要用到额外的线程。事件驱动型程序比多线程程序更容易推断出行为,因为程序员不需要关心线程安全问题。

当我们面对如下的环境时,事件驱动模型通常是一个好的选择:

  1. 程序中有许多任务,而且…
  2. 任务之间高度独立(因此它们不需要互相通信,或者等待彼此)而且…
  3. 在等待事件到来时,某些任务会阻塞。

当应用程序需要在任务间共享可变的数据时,这也是一个不错的选择,因为这里不需要采用同步处理。

网络应用程序通常都有上述这些特点,这使得它们能够很好的契合事件驱动编程模型。

下面客观的谈一下两个经典引擎的区别:

多线程编程的特点

多线程通用用于并发编程,具有多个独立的执行过程。共享线程间的状态,具有一些同步的特点,例如Lock和Condition。调度方式是抢占式。所有用户进程共用一个内核线程。一个CPU最小的出现单元是一个线程而不是进程。

多线程编程的优势

1.在多CPU的环境下面,可以体现出多核的性能。

多线程编程的劣势

1.使用多线程编程是比较困难的,相对与事件编程来说,多线程编程是一件痛苦的事情。难以架构高性能的多线程程序。

2.标准库的API一般都不是线程安全的。内核调用,Windows系统不是多线程的。

3.在使用锁的时候,如果不谨慎,容易造成死锁。

4.多线程编程难以调适,原因在于线程之间共享数据和时间片。很少的多线程编程调试工具。

事件驱动编程的特点

事件驱动编程通常只是用一个执行过程,CPU之间不是并发的,在处理多任务的时候,事件驱动编程是使用协作式处理任务,而不是多线程的抢占式。事件驱动简洁易用,只需要注册感兴趣的事件,在回调中设计逻辑,就可以了。在调用的过程中,事件循环在等待事件的发生,跟着调用Handler,事件Handler不是抢占式的,Handler一般只有很短的生命周期。

事件驱动编程的优势

1.在大部分的应用场景中,事件编程优与多线程编程。

2.相对与多线程编程来讲,事件驱动编程比较容易,复杂度低,是开发者乐于接受的。

3.大多数的GUI框架,都是使用事件驱动编程了架构的。每一个事件会绑定一个Handler,这些事件通常是点击按钮,选择菜单,等等。Handler来实现具体的行为逻辑。

4.事件驱动经常使用在IO框架中,可以很好的实现IO复用。很多高性能的IO框架都是使用事件驱动模型的,例如:Netty,Mina。

5.易于调试。时间依赖只和事件有关系,而不是内部调度。问题容易暴露。

事件驱动编程的劣势

1.如果Handler占用时间较长,那会阻塞应用程序的响应。

2.无法通过时间来维护本地状态,因为Handler必须返回。

3.通常在单CPU环境下,比多线程编程要快,因为没有锁的因素,没有线程切换的损耗。CPU不是并发的,这样的话就不适合用在一些科学计算的应用中。

原文发布于微信公众号 - WebHub(myWebHub)

原文发表时间:2018-08-07

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