现代操作系统内核的主要工作，就是虚拟许多个同时运行的【线程】，在线程之间通过高速切换实现多任务并行。例如，操作系统允许程序A所在的线程运行1毫秒，然后将这个线程的所有“状态”（所有寄存器的值）缓存起来，再将程序B所在线程的“状态”恢复到操作系统寄存器中，继续运行程序B。这样对于每一个独立的程序来说，其“状态”是稳定的，如同直接运行在独立的CPU上一样。于是我们可以用“同步”的方式编写程序，让操作系统帮我们解决“异步”的问题。


为什么叫“异步”呢？因为从操作系统的角度来看，没有一个用户程序是在CPU上按照指令一路执行到底的，而是根据外部事件（比如上一个例子中的1毫秒定时器）动态切换的。两个程序同时运行，也没有办法确定地指出哪个会先执行完。


其实这是大部分自然过程的本质；自然界里没有什么事情会完美地按照某个确定的顺序发生——同时在过程中不受环境影响——
最后只产生一个确定的结果。所有的事情都以异步的方式进行着，毕竟大自然里不存在像图灵机这样的理想机器。


在操作系统中，每个【线程】的存在都会占用一定的资源。例如某个网络通信程序，它的任务是组织10000个用户聊天，需要创建10000个TCP连接。代码很简单：先接收用户输入，然后根据一定规则转发给其他用户。但如果将这段代码编译成程序，在操作系统中创建10000个线程分别处理用户输入，会占用GB级别的内存空间，而操作系统在10000个线程间来回切换也是一件很痛苦的事情。怎么办呢？


最常见的做法是，放弃操作系统线程带来的便利（同步编程），在应用程序内部实现一个异步的架构：由一个线程监听所有用户发来的聊天数据（用户之间通过数据包头区分），每当数据包到达时根据其中的用户信息，根据一定规则转发给其他用户。如果同时有两个用户发来数据包，则数据包会在网卡的缓冲区内排队等待线程按顺序读取。这种程序设计方法，称为异步编程。通常，在应用程序内部实现异步，比借用操作系统线程，性能上要高得多（没有资源上的额外开销）。因此，许多要求软实时性、大规模并发、高可靠的计算机系统，其软件都采用异步/事件驱动/虚拟机架构。


C语言的众多函数库多是为同步编程设计的。在异步编程技术突飞猛进的今天，我们拥有了越来越多的选择；其中Node.js在短短6年里就成为了高性能网络服务器最重要的开发语言。它拥有接近于C语言的性能，以及闭包特性，最重要的是将异步编程的基础——事件队列——变成了基础设施，而不是仅仅提供一个函数库。


然而异步编程最大的问题在于，没有办法用同步的方式——也是大部分编程爱好者最喜爱的方式——撰写含有异步调用的程序。这成为了许多编程爱好者进步的瓶颈，闻异步而色变。


贴出科创网络发展局 新KC论坛项目的一部分代码。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX