Async vs. Threads: Debat Pengaturcaraan Yang Tidak Pernah Padam

Dalam dunia pembangunan perisian, beberapa topik boleh menghasilkan perbincangan yang begitu bersemangat seperti pilihan antara pengaturcaraan async/await dan threading tradisional. Walaupun artikel teknikal terkini telah meneroka implikasi prestasi kedua-dua pendekatan, komuniti pemaju telah aktif berdebat tentang soalan seni bina yang lebih mendalam mengenai cara kami mengendalikan operasi serentak dalam aplikasi moden.

Ketegangan Teras Antara Kesejajaran Eksplisit dan Implisit

Perpecahan asas dalam debat ini berpusat pada berapa banyak kawalan yang patut dimiliki oleh pemaju ke atas operasi serentak. Async/await menjadikan kesejajaran eksplisit - setiap titik penangguhan ditandakan dengan kata kunci await, mencipta apa yang sesetengah panggil fungsi berwarna yang berkelakuan berbeza daripada kod segerak. Kejelasan ini datang dengan overhead kognitif tetapi memberikan pemaju kawalan terperinci tentang bila operasi menyerahkan kawalan.

Pelaksanaan benang hijau seperti dalam goroutines Go atau bahasa BEAM (Erlang, Elixir) mengambil pendekatan bertentangan. Mereka menjadikan kesejajaran hampir tidak kelihatan pada peringkat kod, bergantung pada sistem masa jalan yang canggih untuk menguruskan penjadualan dan pertukaran konteks. Seperti yang diperhatikan oleh seorang pengulas tentang bahasa BEAM: Anda tidak mempunyai pertautan janggal antara kata kunci terpelihara dan gelung acara. Jika anda mahu bahagian lain sesuatu berlaku kemudian kerana suatu acara, anda hanya mengatur untuk acara seperti itu dihantar.

Tiada panggilan balik. Tiada pewarnaan async. Hanya acara. Penyelesaian kepada masalah acara adalah untuk menggandakan usaha dan menjadikan gelung acara anda lebih boleh digunakan secara umum.

Pertukaran Prestasi Melampaui Penanda Aras Mudah

Walaupun perbincangan awal sering memfokuskan pada jumlah pemindahan mental, debat komuniti mendedahkan pertimbangan prestasi yang lebih bernuansa. Pelaksanaan Async/await biasanya menggunakan mesin keadaan yang hanya menyimpan pembolehubah perlu semasa penangguhan, menjadikannya cekap memori untuk beban kerja terikat I/O. Walau bagaimanapun, benang hijau mengekalkan timbunan penuh untuk setiap tugas serentak, yang boleh menjadi lebih intensif memori tetapi mengelakkan pemecahan timbunan yang diperlukan oleh mesin keadaan async.

Perbualan prestasi telah berkembang untuk mengakui bahawa kedua-dua pendekatan telah bergerak melampaui batasan asal mereka. .NET sedang membangunkan Runtime Async untuk menggantikan mesin keadaan eksplisit dengan mekanisme penangguhan masa jalan, manakala Go telah menambah baik pengurusan timbunannya dari timbunan bersegmen kepada penyalinan timbunan. Seperti yang diperhatikan oleh seorang pemaju, Kedua-dua benang hijau dan async/await adalah jauh lebih mahal daripada kod satu benang, tetapi kos mereka menjelma dalam cara yang berbeza.

Perbezaan Utama Antara Async/Await dan Green Threads

Perpecahan Ekosistem dan Alatan

Mungkin pertimbangan paling praktikal yang timbul dari perbincangan komuniti ialah kematangan ekosistem di sekitar setiap pendekatan. Async/await telah menjadi lazim merentas Python, JavaScript, C#, dan Rust, mencipta banyak perpustakaan yang serasi dan corak yang mantap. Walau bagaimanapun, ini datang dengan masalah pewarnaan fungsi di mana kod async dan segerak sering tidak bercampur dengan lancar.

Ekosistem benang hijau, terutamanya bahasa BEAM, menawarkan keupayaan pengkomputeran teragih yang pada asasnya dibina dalam reka bentuk mereka. Seperti yang dijelaskan oleh seorang pengulas: BEAM dimaksudkan untuk pengiraan teragih. Anda boleh menghasilkan proses baru, berkomunikasi antara proses (yang tidak perlu berada pada komputer yang sama), menghantar sebarang jenis data antara mereka termasuk penutupan. Pengagihan terbina dalam ini mewakili kelebihan seni bina yang signifikan untuk kes penggunaan tertentu.

Implementasi Terkenal Mengikut Bahasa

• Async/Await: Python asyncio, JavaScript async/await, C async, Rust async/await
• Green Threads: Go goroutines, proses bahasa BEAM (Erlang/Elixir), Java Project Loom
• Pendekatan Hibrid: .NET Runtime Async yang akan datang, pelbagai pilihan runtime Rust

Alatan Yang Tepat Untuk Tugas Yang Tepat

Konsensus yang muncul dari perbincangan pemaju mencadangkan bahawa pilihan antara paradigma ini bergantung berat pada keperluan aplikasi khusus. Async/await cemerlang dalam persekitaran terhad sumber dan pengaturcaraan sistem, manakala benang hijau menyediakan ergonomik pemaju yang unggul untuk aplikasi perniagaan dan sistem teragih.

Ramai pemaju kini mengambil pendekatan hibrid, menggunakan masa jalan async satu benang untuk operasi pengurusan sambil menggunakan penyelesaian berbilang benang untuk kerja kritikal prestasi. Seperti yang dikongsi oleh seorang pengamal: Dalam kerja saya dengan kod sisi pelayan, saya menggunakan pelbagai masa jalan async. Satu masa jalan adalah berbilang benang dan mengendalikan semua trafik sebenar. Satu masa jalan adalah satu benang dan mengendalikan operasi pengurusan seperti penghantaran metrik dan log.

Debat terus berkembang apabila pelaksanaan baru muncul. Rust kini mempunyai masa jalan async seperti Glommio dan Monoio dibina di atas io_uring, manakala penambahbaikan akan datang .NET menjanjikan untuk mengurangkan jurang prestasi antara kod async dan segerak. Apa yang jelas ialah kedua-dua pendekatan akan terus wujud bersama, masing-masing menyelesaikan masalah berbeza dalam landskap kompleks pembangunan perisian moden.

Perbualan sekitar async berbanding benang tidak lagi tentang pendekatan mana yang lebih baik secara universal, tetapi sebaliknya tentang memahami pertukaran dan memilih alat yang tepat untuk kes penggunaan khusus. Semasa bahasa pengaturcaraan terus berkembang, kami melihat penumpuan bukannya percanggahan, dengan setiap ekosistem meminjam idea berjaya dari yang lain.

Rujukan: [Quite] A Few Words About Async