تفاوت بین Multithreading و Asynchronous Programming
هر دو روش برای اجرای همزمان چندین وظیفه در یک برنامه استفاده می‌شوند، اما رویکردهای متفاوتی دارند.
Multithreading از چندین رشته (Thread) درون یک فرآیند استفاده می‌کند که می‌توانند به‌صورت شبه‌موازی اجرا شوند. این روش بیشتر برای پردازش‌های CPU-bound مناسب است، اما به دلیل Global Interpreter Lock (GIL) در پایتون، اجرای واقعی موازی روی هسته‌های CPU محدود می‌شود.
Asynchronous Programming یا برنامه‌نویسی ناهمگام از یک حلقه رویداد (Event Loop) برای مدیریت وظایف استفاده می‌کند. این روش برای پردازش‌های I/O-bound (مثل خواندن و نوشتن در پایگاه داده یا درخواست‌های شبکه‌ای) کارآمدتر است، زیرا نیازی به مسدود شدن برنامه هنگام انتظار برای پاسخ ندارد.
۱. تفاوت در نحوه اجرا
| ویژگی | Multithreading | Asynchronous Programming |
|---|---|---|
| مفهوم | استفاده از چندین رشته (Thread) در یک فرآیند (Process) | اجرای وظایف با یک حلقه رویداد (Event Loop) بدون ایجاد چندین رشته |
| مدیریت وظایف | سیستم‌عامل بین رشته‌ها سوئیچ می‌کند | حلقه رویداد وظایف را مدیریت و زمان‌بندی می‌کند |
| موازی‌سازی واقعی | خیر، به دلیل GIL در پایتون، فقط یک رشته در هر لحظه روی CPU اجرا می‌شود | خیر، اما از غیرمسدودکننده بودن (Non-blocking) برای بهینه‌سازی استفاده می‌شود |
| نوع پردازش مناسب | CPU-bound (پردازش‌های سنگین مانند محاسبات ریاضی) | I/O-bound (ورودی/خروجی مانند درخواست‌های شبکه‌ای) |
۲. عملکرد و کارایی
Multithreading می‌تواند برای برنامه‌هایی که نیاز به چندوظیفه‌ای (Multitasking) دارند مفید باشد، اما به دلیل GIL، اجرای همزمان روی چندین هسته پردازنده ممکن نیست. این روش بیشتر در زبان‌هایی مانند Java یا C++ که GIL ندارند، کارایی بیشتری دارد.
Asynchronous Programming در زبان‌هایی مانند پایتون با asyncio می‌تواند عملکرد بهتری برای کارهای I/O ارائه دهد. در این روش، یک تسک (Task) در هنگام انتظار برای داده مسدود نمی‌شود، بلکه حلقه رویداد وظایف دیگر را اجرا می‌کند.
۳. نحوه مدیریت وظایف
| ویژگی | Multithreading | Asynchronous Programming |
|---|---|---|
| مدیریت حافظه | تمام رشته‌ها از حافظه مشترک استفاده می‌کنند | هر وظیفه به‌صورت جداگانه اجرا می‌شود |
| میزان استفاده از CPU | به دلیل GIL نمی‌تواند چندین هسته را به‌صورت همزمان به کار گیرد | در پردازش‌های I/O-bound بهتر عمل می‌کند و پردازشگر را بیهوده اشغال نمی‌کند |
| همگام‌سازی (Synchronization) | نیاز به Locks و Mutexes برای جلوگیری از شرایط رقابتی دارد | نیازی به قفل‌های پیچیده ندارد، زیرا اجرا به‌صورت ترتیبی کنترل می‌شود |
۴. چه زمانی از کدام استفاده کنیم؟
- Multithreading: زمانی که پردازش شامل وظایف پردازشی سبک باشد و نیاز به اجرای همزمان چندین عملیات به‌صورت وابسته به هم داشته باشیم. (مانند اجرای چندین درخواست کاربر در یک GUI)
- Asynchronous Programming: زمانی که پردازش شامل ورودی/خروجی (I/O-bound) باشد، مانند پردازش درخواست‌های وب، خواندن و نوشتن در فایل، یا ارتباط با پایگاه داده.
۵. جمع‌بندی نهایی
Multithreading برای پردازش‌های محاسباتی و CPU-bound مناسب‌تر است اما به دلیل محدودیت GIL در پایتون، برای اجرای همزمان روی چندین هسته چالش‌هایی دارد.
Asynchronous Programming برای پردازش‌های I/O-bound بسیار بهینه‌تر است و باعث بهبود کارایی برنامه‌هایی می‌شود که نیاز به مدیریت تعداد زیادی درخواست همزمان دارند.