為什麽作異步義說 IO 操才有意
本文的目標就是深入計算機的底層運行機製,你再回來處理熱好的作异飯。但它的有意义核心價值在於避免主線程被堵塞,
核心原理與類比
要理解這個問題的作异核心,CPU 密集操作異步沒有太大意義
背景與問題
在後端開發中,有意义
微波爐比喻:
- 這個過程好比你(CPU)在餐廳後廚用微波爐熱飯(執行 IO 操作)。作异
特殊情況:何時 CPU 操作需要“異步”?有意义
雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量,從而保證了界麵的作异流暢和用戶的交互體驗。
結論
IO 操作適合異步,有意义所以異步有意義;CPU 密集操作切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升,作异UI 渲染線程會被完全阻塞 ,有意义對於 CPU 而言 ,作异
IO 操作(異步最有用的場景)
- 場景定義: 典型的 IO 操作包括讀取文件 、CPU 本身處於閑置狀態 。作异再加載下一個線程的狀態 。然後就立刻轉身去切菜、IO 操作有巨大的空窗期 ,你什麽別的事也做不了,假設你在網頁中用 JavaScript 執行一個大規模的同步計算,如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行,
- 多線程開銷: 在多線程環境中,這個過程可以精煉地總結為 :異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知 。CPU 就立刻被釋放,多線程並行 (Parallelism)
一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期 。導致頁麵卡死 ,因為調度其他線程來完成 CPU 密集操作的效率不如當前線程直接計算高 。而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大,
總結與延伸
通過以上的分析 ,這種“異步”是有意義的 。導致整體效率變得更低。硬盤、數據加密解密、工作完成後 ,切土豆絲的總工作量一點沒少 ,情況完全不同 。複雜的數學計算、根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求、會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch) 。
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指令下達後 ,圖像渲染
當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時,強行切換任務隻會帶來不必要的開銷。等微波爐“叮”的一聲(中斷通知) ,DMA 會通過一個中斷信號通知 CPU 。例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器。區塊鏈挖礦、CPU 實際上隻是向磁盤控製器下達一個指令 :“把這個文件的數據讀到內存的這個位置,用戶點擊)。例如瀏覽器。CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns),而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms),訪問網絡接口等 。你按一下微波爐的開關(發送 IO 請求),
CPU 密集型:線程的競爭
對於 CPU 密集型任務,甚至可能起反作用 。
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) | |
|---|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡
、請求數據庫 、直到飯熱好。
| 低 。數據庫 | CPU 計算能力 |
| CPU 狀態 | 大部分時間在等待 | 大部分時間在全速運轉 | |
| 異步的價值 | 極高。但在一種特殊場景下
,異步的目的不再是提升效率 ,完成後通知我。行為就變成了:小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆, 因此 ,這些操作極慢。隻要開銷 。然後像個雕像一樣站在它麵前幹等,打掃衛生 。 CPU 密集操作(異步意義不大)場景定義: 典型的 CPU 密集型操作包括視頻轉碼、
結論CPU 密集型任務不適合異步,隻要開銷 | ||
| 典型例子 | Web 服務器接口、小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲 ,利用等待時間處理其他並發請求(高並發的核心)。深入技術視角 :計算機如何處理任務從更技術的層麵來看, 做酸辣土豆絲比喻:
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