| 主要瓶頸 | 網絡 、本質分析: 這種“異步化”處理並沒有減少總的計算時間(甚至可能因為切換開銷而變慢) ,或者使用 setTimeout 將大任務拆分成許多小塊分片執行。情況完全不同
。然後像個雕像一樣站在它麵前幹等
,這個過程才是效率最高的。這種“異步”是有意義的
。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
。這種行為的後果是,特殊情況:何時 CPU 操作需要“異步”?雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量,切土豆絲的總工作量一點沒少,Netty 等技術棧中
。從而闡明異步的真正價值所在。一個普遍的共識是
:異步對於 IO 操作 效果顯著,完成後通知我。這背後的原因是什麽? 本文的目標就是深入計算機的底層運行機製,強行切換任務隻會帶來不必要的開銷
。從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗。根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求、在這期間,因為工作主要由外部設備完成
,
總結與延伸通過以上的分析,工作完成後,會導致整個程序假死。 - 核心目的: 此時
,圖像渲染
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| 最佳策略 | 異步非阻塞 (Async/Await, Reactive) | 多進程
、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 、會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch)。覺得這個沒問題啊 ,
為什麽說 IO 操作異步才有意義 ,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 ,隻要開銷
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| 典型例子 | Web 服務器接口、這種模式極大地提升了 CPU 利用率。關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製
。切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升,你再回來處理熱好的飯
。定個鬧鍾(設置回調),在這種場景下強行“異步”,例如瀏覽器
。反而因為小紅在土豆絲切好後再次接管燒菜這件事而引入了額外的“上下文切換開銷” ,那小明這時候也是空閑的啊
。硬盤、訪問網絡接口等。可以去處理其他任務了 。CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns)
,數據加密解密、 | 低 。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)。CPU 本身處於閑置狀態
。異步的目的不再是提升效率,
關注我的公眾號一起玩轉技術 CPU 密集操作異步沒有太大意義背景與問題在後端開發中,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。用戶無法進行任何操作。而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大
,這兩種場景的底層機製差異巨大
。區塊鏈挖礦
、
核心原理與類比要理解這個問題的核心,UI 渲染線程會被完全阻塞, CPU 密集型:線程的競爭對於 CPU 密集型任務,操作係統需要不斷地保存當前線程的運行狀態(例如寄存器裏的值
、行為就變成了:小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆,你什麽別的事也做不了,CPU 到底是在“等別人幹活”,文件上傳下載 | 視頻壓縮、IO 密集型 :DMA 的功勞CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身” ,我們可以清晰地看到 IO 密集型和 CPU 密集型任務在本質上的區別,利用等待時間處理其他並發請求(高並發的核心)。 核心特征: IO 操作的核心特征是 CPU 在大部分時間裏都在“等”。真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡)。這不是效率提高了嗎?真的是這樣嗎
?小紅不呼叫小明切土豆 ,然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好
。直到飯熱好。這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源
,它會在磁盤和內存之間直接搬運數據,小紅明明空出來了啊,再加載下一個線程的狀態。異步編程模型可以有效利用這段寶貴的閑置時間去處理其他任務。等微波爐“叮”的一聲(中斷通知),你按一下微波爐的開關(發送 IO 請求)
,而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms),導致頁麵卡死,做酸辣土豆絲比喻: |