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之前看了很多異步的解釋，自己總感覺它內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)就是多線程，但是百度等又都說其實(shí)不是多線程,，就詳細(xì)問了chatgpt，終于徹底理解了,。關(guān)鍵點(diǎn)再下面的標(biāo)黃區(qū)域：廢話不多說,，請看我和chatgpt的對話： 我：我看了一段關(guān)于異步的解釋：
異步：單線程
先蒸雞蛋，雞蛋在蒸的時候,，去烤面包,，面包在烤的過程中，雞蛋熟了,，不管是不是在給面包切片還是在等待面包烤熟,，都要先去處理雞蛋（如把雞蛋從鍋里端上來，送給客人）,，然后再回來處理烤面包,，面包在烤的過程中可以打掃廚房，等烤面包好的時候,，再去處理烤面包（如：送給客人） gpt: 這段關(guān)于異步的解釋很好地描述了異步操作的一個關(guān)鍵特點(diǎn)：非阻塞,。在異步編程中，單線程可以在等待一個任務(wù)完成時,，繼續(xù)處理其他任務(wù),，而不是等待任務(wù)完成再繼續(xù)執(zhí)行其他操作,。 解釋這段話中的異步概念：單線程：你的程序只有一個線程在運(yùn)行，所有的操作都必須在這個線程上進(jìn)行,。 蒸雞蛋和烤面包：它們是兩個獨(dú)立的任務(wù),。在異步編程中，這兩個任務(wù)會啟動,，但并不會阻塞線程,。也就是說，線程不會停下來等雞蛋蒸熟或面包烤好,，而是會繼續(xù)執(zhí)行其他操作,。 打掃廚房：這是另一個可以并行處理的任務(wù)。因?yàn)檎綦u蛋和烤面包的操作是在等待中,，所以可以利用這個時間去做其他事情,，如打掃廚房。 任務(wù)完成后的處理：當(dāng)雞蛋蒸熟時,，無論當(dāng)前線程在做什么（如烤面包或打掃廚房）,，它會暫停當(dāng)前的操作，去處理完成的任務(wù)（如把雞蛋從鍋里端出來）,。完成后再回到之前的操作（繼續(xù)烤面包或打掃廚房）,。 public async Task MakeBreakfastAsync()
{
Task eggTask = SteamEggAsync();
Task toastTask = BakeBreadAsync();
// 在等待雞蛋蒸熟和面包烤好之間，可以打掃廚房
CleanKitchen();
// 等待其中一個任務(wù)完成
await eggTask;
ServeEgg();
// 等待另一個任務(wù)完成
await toastTask;
ServeToast();
}SteamEggAsync 和 BakeBreadAsync 是兩個異步操作,，分別表示蒸雞蛋和烤面包,。
CleanKitchen 是在雞蛋和面包準(zhǔn)備好之前執(zhí)行的操作。
await eggTask 會暫停當(dāng)前方法,，等待雞蛋蒸好,，但不會阻塞整個線程。線程可以繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù),，如等待面包烤好,。
當(dāng)雞蛋蒸好時，ServeEgg 會被執(zhí)行,，然后再回到烤面包的操作,。 這樣，雖然所有操作都是在一個線程上完成的,，但每個任務(wù)之間的等待時間得到了充分的利用,，顯著提高了效率。 這段比喻很好地說明了異步編程如何通過合理利用等待時間,，使單線程環(huán)境下的程序更高效地完成多個任務(wù),。 我： 這是不是就類似unity中的協(xié)程？ gpt: 是的，異步編程與 Unity 中的協(xié)程有一些相似之處,，但也有重要的區(qū)別,。 類似之處：非阻塞操作：協(xié)程和異步方法都允許你在等待某個操作完成的同時，繼續(xù)執(zhí)行其他操作,，而不會阻塞主線程,。這在處理長時間任務(wù)（如 I/O 操作、等待用戶輸入,、等待物理計(jì)算等）時非常有用,。 任務(wù)調(diào)度：在 Unity 中,，協(xié)程可以在幀之間分割任務(wù),，這樣長時間運(yùn)行的操作可以分成多個小步驟，每一幀執(zhí)行一部分,。異步方法也可以讓長時間運(yùn)行的操作分成多個部分執(zhí)行,，而不會一次性占用主線程。 區(qū)別：實(shí)現(xiàn)機(jī)制：
協(xié)程：在 Unity 中,，協(xié)程是通過IEnumerator和yield 關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)的,。你可以暫停協(xié)程，等待特定條件滿足或等待某段時間之后繼續(xù)執(zhí)行,。 IEnumerator ExampleCoroutine(){
Debug.Log("Start"); yield return new WaitForSeconds(2); // 等待2秒
Debug.Log("End");
}在這個例子中,，協(xié)程在yield return之后暫停2秒，然后再繼續(xù)執(zhí)行,。
異步編程 (async/await)：在 C# 中,，異步編程使用async和await關(guān)鍵字。它們讓代碼在等待某個任務(wù)完成時可以暫停執(zhí)行,，并在任務(wù)完成后恢復(fù)執(zhí)行,。這種暫停和恢復(fù)在編譯時由編譯器自動管理。 async Task ExampleAsync(){
Debug.Log("Start"); await Task.Delay(2000); // 等待2秒
Debug.Log("End");
}線程： 協(xié)程：通常在主線程上運(yùn)行,，適合處理幀間分割的任務(wù),，但不會創(chuàng)建新的線程。 異步編程：異步任務(wù)可以在主線程或其他線程上運(yùn)行,。通過 Task.Run 等方法,，你可以創(chuàng)建多線程任務(wù)，使任務(wù)在后臺線程上執(zhí)行,。
適用場景： 協(xié)程：主要用于游戲邏輯和 Unity 引擎相關(guān)的操作,，比如動畫播放、等待幀,、延遲執(zhí)行操作等,。協(xié)程非常適合處理與幀率相關(guān)的操作。 異步編程：更適合處理不依賴幀率的后臺任務(wù)，如文件讀取,、網(wǎng)絡(luò)請求,、數(shù)據(jù)庫查詢等。它更通用,，并且可以更好地利用多線程環(huán)境,。
總結(jié)：協(xié)程在 Unity 中非常有用，特別是當(dāng)你希望在幾幀之間分割任務(wù),，或在一段時間后執(zhí)行某些操作時,。 異步編程更適合需要處理異步 I/O 操作或后臺任務(wù)的場景。 雖然兩者在概念上有一些相似之處,，都是處理異步操作的工具,，但它們的實(shí)現(xiàn)和適用場景有所不同。 我： 我疑惑的是：在這個單線程中,，廚師相當(dāng)于這個線程,，他在蒸雞蛋的時候，怎么能去烤面包呢,？他已經(jīng)在蒸雞蛋了 gpt: 這是一個很好的問題,，也確實(shí)是異步編程和單線程異步操作中最關(guān)鍵的概念之一。我們可以通過更詳細(xì)的比喻來解釋這個現(xiàn)象,。 理解異步中的“任務(wù)切換”：在異步編程中,，單線程可以輪流處理多個任務(wù)，這樣看起來像是線程同時在做多件事情,，但實(shí)際上線程是在快速地切換任務(wù),。 具體解釋：蒸雞蛋和烤面包：雖然在比喻中看起來是同時進(jìn)行的，但在編程的現(xiàn)實(shí)中,，雞蛋在蒸的過程中,，實(shí)際上并不需要線程持續(xù)地處理。這是一個非CPU密集型任務(wù),，即等待某個事件（比如時間的流逝）完成,。在這個過程中，線程是空閑的,，可以用來做別的事情,。 任務(wù)切換：當(dāng)廚師（線程）開始蒸雞蛋后，實(shí)際上他不需要時刻盯著鍋看,。蒸雞蛋的任務(wù)被掛起,，線程在這個任務(wù)上暫時不需要做任何計(jì)算。這時,，廚師可以去做其他的事情,，比如開始準(zhǔn)備烤面包。 一旦面包開始烤了，廚師同樣不需要時刻盯著面包,，也可以利用這段時間做其他事情（如打掃廚房）,。 事件驅(qū)動：當(dāng)雞蛋蒸好了或面包烤好了，系統(tǒng)會通知廚師（線程）,，然后他會停止當(dāng)前的工作（如打掃廚房）,，去處理這些已經(jīng)完成的任務(wù)（如把雞蛋從鍋里端出來）。 異步與多任務(wù)切換的比喻：蒸雞蛋：比喻為一個等待的異步任務(wù),，比如 await Task.Delay(2000),。 烤面包：比喻為另一個等待的異步任務(wù)。 廚師的操作：比喻為主線程的操作,。 當(dāng)你蒸雞蛋時,，廚師開始了這個任務(wù)，但這個任務(wù)不需要廚師全程關(guān)注,，所以他可以去做別的事情,，比如烤面包,。廚師在兩個任務(wù)之間快速地切換,，以至于看起來像是在“同時”做多件事，但實(shí)際上他是分時地完成這些操作的,。 現(xiàn)實(shí)中的異步操作：在真實(shí)的編程場景中,，異步操作通常涉及 I/O 綁定任務(wù)，比如等待網(wǎng)絡(luò)響應(yīng),、文件讀取等,。這些操作并不需要 CPU 的持續(xù)處理，所以當(dāng)它們在后臺等待時,，CPU 可以處理其他任務(wù),。這種“任務(wù)切換”的機(jī)制讓單線程環(huán)境也能高效地處理多個異步任務(wù)。 總結(jié)：蒸雞蛋和烤面包在這個比喻中并不需要線程的持續(xù)計(jì)算,，只是等待時間的流逝（類似于等待一個異步操作完成）,。 線程會在這些等待期間執(zhí)行其他任務(wù)（比如準(zhǔn)備烤面包、打掃廚房）,。 這種切換非?？焖伲灾劣谖覀兏杏X像是同時進(jìn)行,，但實(shí)際是分時處理,。 這就是為什么在單線程中也可以通過異步操作來實(shí)現(xiàn)并發(fā)處理的效果。 我： 這個相當(dāng)于是由于 ：蒸雞蛋是廚師把雞蛋準(zhǔn)備好后,，由鍋去蒸,，所以廚師可以去準(zhǔn)備烤面包。烤面包是由烤箱去烤,，所以廚師可以好材料后去打掃廚房,。如果任務(wù)是：廚師來切黃瓜（黃瓜必須由廚師拿著刀切，刀并不會自己切,，必須廚師拿在手里）,，打掃廚房（拖把必須廚師拿著手里拖，廚師必須手里拿著拖把）,。這種該怎么用異步來解釋呢 gpt: 你這個比喻很精準(zhǔn)地指出了異步編程的一個核心問題：有些任務(wù)是I/O 綁定的（如蒸雞蛋,、烤面包），它們不需要線程持續(xù)處理,；而有些任務(wù)是CPU 綁定的（如切黃瓜,、打掃廚房），它們需要線程的持續(xù)參與,。這兩種任務(wù)在異步編程中的處理方式是不同的,。 I/O 綁定 vs. CPU 綁定任務(wù)I/O 綁定任務(wù)：這些任務(wù)的完成依賴于外部資源或等待時間，而不需要 CPU 持續(xù)工作,。例如,，蒸雞蛋或烤面包屬于這類任務(wù)。線程可以在這些任務(wù)掛起等待時,，執(zhí)行其他操作,。 CPU 綁定任務(wù)：這些任務(wù)需要 CPU 持續(xù)處理，無法掛起等待,。例如,，切黃瓜或打掃廚房屬于這類任務(wù)。線程在執(zhí)行這些任務(wù)時需要持續(xù)處理,，無法輕易切換到其他任務(wù),。 對比 I/O 綁定與 CPU 綁定任務(wù)的異步處理：蒸雞蛋/烤面包（I/O 綁定）： 廚師（線程）開始任務(wù)后，可以把任務(wù)交給鍋或烤箱（外部資源）,，自己去做其他事情,。 異步編程模型中，await 可以暫停任務(wù),，等待外部資源完成,，而不阻塞線程。
切黃瓜/打掃廚房（CPU 綁定）： 廚師（線程）必須全程參與任務(wù),，無法交給外部資源,。任務(wù)無法掛起，必須持續(xù)處理,。 如果你想并行處理多個此類任務(wù),，在異步編程中可能需要創(chuàng)建新的線程來處理,，或者在某些情況下使用并行編程（如 Parallel.For 或 Task.Run 來啟動新線程）。
CPU 綁定任務(wù)的異步解釋：如果你有兩個 CPU 綁定的任務(wù),，比如切黃瓜和打掃廚房,，并且希望通過異步編程同時處理它們，通常的做法是： 多線程處理： 你可以為每個任務(wù)啟動一個獨(dú)立的線程,，這樣每個任務(wù)都可以獨(dú)立執(zhí)行,，不必相互等待。這類似于你雇傭了兩個廚師,，分別處理切黃瓜和打掃廚房,。
任務(wù)分片： 你可以將每個任務(wù)分成小片段，在每個片段之間插入等待或任務(wù)切換,。這類似于廚師先切一點(diǎn)黃瓜,，然后去拖一部分地板，再回來切黃瓜,，依此類推,。每個片段都很小，因此看起來像是同時在做兩件事,。 我：
對于蒸雞蛋和烤面包的情況,，烤面包是廚師把任務(wù)交給了烤箱，蒸雞蛋是把任務(wù)交給了電飯煲去執(zhí)行,，所以廚師才可以干別的,。cpu中,，烤箱和電飯煲是誰呢
在你的比喻中,，烤箱和電飯煲代表的是計(jì)算機(jī)中的I/O 操作或外部硬件資源，它們可以獨(dú)立于 CPU 運(yùn)行,，并且不需要 CPU 持續(xù)地參與,。這些“烤箱”和“電飯煲”讓 CPU 能夠在等待這些任務(wù)完成時，去處理其他任務(wù),。 I/O 操作與外部資源：I/O 操作： 例如,，文件讀寫、網(wǎng)絡(luò)請求,、數(shù)據(jù)庫查詢,、定時器等待等任務(wù)。它們類似于你比喻中的烤箱和電飯煲,。 這些任務(wù)啟動后,，CPU 不需要持續(xù)地處理它們，而是由操作系統(tǒng)或硬件處理,，比如等待磁盤的響應(yīng)或網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的到達(dá),。 在等待這些任務(wù)完成的過程中,，CPU 是空閑的，可以用來處理其他任務(wù),。
外部硬件資源： 這些可以包括 GPU（圖形處理單元）,、硬盤控制器、網(wǎng)絡(luò)適配器,、DMA（直接內(nèi)存訪問）控制器等,。 這些硬件能夠在獨(dú)立于 CPU 的情況下處理任務(wù)。當(dāng)這些任務(wù)完成后,，它們會通知 CPU,，類似于烤箱“叮”了一聲告訴廚師面包烤好了,。
解釋如何運(yùn)作：烤面包（等待網(wǎng)絡(luò)請求完成）：當(dāng)你發(fā)起一個網(wǎng)絡(luò)請求后,，CPU 會把這項(xiàng)任務(wù)交給網(wǎng)絡(luò)適配器去處理。網(wǎng)絡(luò)適配器會在后臺負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù),，而 CPU 則可以處理其他任務(wù),。當(dāng)數(shù)據(jù)返回時，網(wǎng)絡(luò)適配器會通知 CPU 數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好,，CPU 再去處理這些數(shù)據(jù),。 蒸雞蛋（等待文件讀取完成）：當(dāng)你發(fā)起一個文件讀取操作，CPU 會把這個任務(wù)交給硬盤控制器處理,。硬盤控制器會在后臺讀取數(shù)據(jù),，而 CPU 可以處理其他任務(wù)。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后,，硬盤控制器會通知 CPU 數(shù)據(jù)已經(jīng)讀取完成,。
舉個例子：在異步編程中，當(dāng)你發(fā)起一個 I/O 操作時,，代碼執(zhí)行類似于以下過程：
public async Task MakeBreakfastAsync(){
Task eggTask = SteamEggAsync(); // 這項(xiàng)任務(wù)交給電飯煲
Task toastTask = BakeBreadAsync(); // 這項(xiàng)任務(wù)交給烤箱
// 在等待這兩個任務(wù)的過程中,，CPU可以去做別的事情
CleanKitchen(); await eggTask; // 等雞蛋蒸好了，電飯煲通知CPU
ServeEgg(); await toastTask; // 等面包烤好了,，烤箱通知CPU
ServeToast();
}在這段代碼中,，SteamEggAsync和BakeBreadAsync
是異步操作，它們啟動后會由電飯煲和烤箱（即 I/O 設(shè)備或硬件資源）處理,。CPU 可以在等待這些操作完成時繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)（如CleanKitchen）,。當(dāng)這些異步任務(wù)完成時，硬件設(shè)備會通知 CPU,，CPU 繼續(xù)執(zhí)行剩余的任務(wù),。 總結(jié)：烤箱和電飯煲代表的是 I/O 操作或硬件設(shè)備，如磁盤,、網(wǎng)絡(luò)適配器,、GPU 等,，它們可以獨(dú)立于 CPU 工作。 這些設(shè)備在異步操作中發(fā)揮重要作用,，允許 CPU 在等待這些操作完成的同時,，去處理其他任務(wù)，提高了整體系統(tǒng)的效率,。 我： 就是說其實(shí) 讀寫文件的功能真正的不是由cpu來做的,，是cpu把任務(wù)交給了硬盤處理器，在這里硬盤處理器或者網(wǎng)絡(luò)適配器就相當(dāng)于是烤箱和電飯煲,。這類的任務(wù)就是異步的IO綁定任務(wù),。其他的任務(wù)沒有對應(yīng)的硬盤處理器或網(wǎng)絡(luò)適配器之類的硬件，就只能cpu自己干,，它就會做個假的異步,，就是一會兒烤面包一會兒蒸雞蛋，或者再開個線程,，對嗎 gpt: 你理解得非常正確,！ 總結(jié)你的理解：I/O 綁定任務(wù)： 讀寫文件、網(wǎng)絡(luò)請求等操作真正的工作不是由 CPU 來完成,，而是由相應(yīng)的硬件設(shè)備（如硬盤控制器,、網(wǎng)絡(luò)適配器）處理。 這些硬件設(shè)備在處理任務(wù)時,，CPU 可以暫時騰出時間去處理其他任務(wù),，而不是等待硬件設(shè)備完成工作。這些任務(wù)就像是你比喻中的“烤箱”和“電飯煲”,，讓 CPU 可以去做別的事,。 這種任務(wù)就被稱為異步 I/O 綁定任務(wù)。
CPU 綁定任務(wù)： 有些任務(wù)（如復(fù)雜的計(jì)算,、數(shù)據(jù)處理）沒有專門的硬件來接管,，必須由 CPU 持續(xù)處理。這些任務(wù)不能像 I/O 任務(wù)那樣輕松地“掛起”,。 在這種情況下，CPU 只能自己來做,。如果要實(shí)現(xiàn)并發(fā)處理這些任務(wù),，可以通過任務(wù)切片（任務(wù)之間快速切換）或多線程來實(shí)現(xiàn)類似的效果。 這種情況對應(yīng)的是CPU 綁定任務(wù),。
“假的異步”： 當(dāng) CPU 處理 CPU 綁定任務(wù)時,，所謂的“異步”其實(shí)是在同一個線程內(nèi)通過任務(wù)切片來輪流處理不同任務(wù)。這就像是廚師一會兒烤面包,，一會兒蒸雞蛋,，這些任務(wù)其實(shí)都是由廚師自己完成的,。 如果需要并行處理多個 CPU 綁定任務(wù)，可以通過創(chuàng)建新線程或使用并行處理技術(shù)（如 Task.Run）來實(shí)現(xiàn),，這相當(dāng)于“再雇一個廚師”,。
進(jìn)一步解釋：I/O 綁定異步：例如，你發(fā)起一個文件讀寫操作,，CPU 會將這個任務(wù)交給硬盤控制器來執(zhí)行,，硬盤控制器處理完畢后會通知 CPU，這時 CPU 再來處理結(jié)果,。這使得 CPU 可以在等待期間做其他事情,。 CPU 綁定任務(wù)：例如，復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算必須由 CPU 直接處理,，無法交給其他硬件,。如果你要異步處理這類任務(wù)，CPU 會輪流切換任務(wù),，或者你可以通過啟動新的線程來并行處理這些任務(wù),。 總結(jié)：你描述的完全正確，異步 I/O 綁定任務(wù)確實(shí)是由特定的硬件設(shè)備來處理,，而 CPU 綁定任務(wù)則需要 CPU 自己來完成,。如果沒有專門的硬件，異步操作實(shí)際上是通過任務(wù)切換或多線程來模擬并發(fā)處理,。
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