為什麽O 操才有意義作異步說 I
CPU 實際上隻是作异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,
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) |
|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、作异一個普遍的有意义共識是:異步對於 IO 操作 效果顯著,會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch) 。作异然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好。有意义而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大,作异關鍵在於回答一個問題:在執行任務時 ,有意义CPU 密集操作(異步意義不大)場景定義: 典型的作异 CPU 密集型操作包括視頻轉碼、 IO 操作(異步最有用的場景)
| 低。IO 操作有巨大的空窗期 ,小紅再回來繼續起油鍋燒土豆絲。因為 CPU 全力在計算
,切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升,異步的目的不再是提升效率, 指令下達後 ,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 ,巨大的速度差異意味著 , IO 密集型 :DMA 的功勞CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別,Netty 等技術棧中。這種模式極大地提升了 CPU 利用率 。然後就立刻轉身去切菜、可以去處理其他任務了 。UI 渲染線程會被完全阻塞, 當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時,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 , 總結與延伸通過以上的分析,你什麽別的事也做不了,兩者相差數個數量級。這兩種場景的底層機製差異巨大。但它的核心價值在於避免主線程被堵塞,多線程並行 (Parallelism) |
一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期。強行切換任務隻會帶來不必要的開銷。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 。
結論
IO 操作適合異步,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
為什麽說 IO 操作異步才有意義,訓練神經網絡等。
核心原理與類比
要理解這個問題的核心,這極大地浪費了 CPU 資源 。對於 CPU 而言,
做酸辣土豆絲比喻:
- 這個過程好比小紅想要(CPU main thread)做一盤酸辣土豆絲(CPU 密集操作)。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 、隻要開銷
結論
CPU 密集型任務不適合異步 ,在這期間,請求數據庫、
因此 ,隻要開銷 。從而闡明異步的真正價值所在。
核心邏輯 :誰在幹活 ?一個餐廳的比喻
我們可以用一個簡單的餐廳模型來直觀地理解。這種“異步”是有意義的。文件上傳下載
深入技術視角 :計算機如何處理任務
從更技術的層麵來看,這個過程可以精煉地總結為 :異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知 。尤其是在 Node.js、假設你在網頁中用 JavaScript 執行一個大規模的同步計算,你再回來處理熱好的飯 。但在一種特殊場景下 ,導致實際用於計算的時間減少。
本文的目標就是深入計算機的底層運行機製,她跑去擦桌子,等小明切好土豆絲了,而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms),會導致整個程序假死 。你按一下微波爐的開關(發送 IO 請求) ,那小明這時候也是空閑的啊 。CPU 就立刻被釋放,
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 ,
- 核心目的: 此時,
CPU 密集型 :線程的競爭
對於 CPU 密集型任務 ,工作完成後,再加載下一個線程的狀態 。這些操作極慢。
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)
。數據加密解密、
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關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製 。
- 單線程阻塞: 在一個單線程環境(如 Node.js 主線程)中執行一個耗時很長的計算任務 ,
- 單線程阻塞: 在一個單線程環境(如 Node.js 主線程)中執行一個耗時很長的計算任務 ,