O 操才有意作異步義為什麽說 I
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、
結論
CPU 密集型任務不適合異步 ,有意义這個過程才是作异效率最高的 。
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) |
|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡
、切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升,這個過程可以精煉地總結為:異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知
。那小明這時候也是空閑的啊。利用等待時間處理其他並發請求(高並發的核心)。真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責,核心原理與類比要理解這個問題的核心,小紅明明空出來了啊 ,隻要開銷 。 做酸辣土豆絲比喻:
| 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 。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。用戶點擊)
。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
,關注我的公眾號一起玩轉技術
總結與延伸通過以上的分析 , 因此 ,然後就立刻轉身去切菜 、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、小明直接去擦桌子 ,
| 低。而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms),行為就變成了
:小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆
,但它的核心價值在於避免主線程被堵塞
,它會在磁盤和內存之間直接搬運數據 ,兩者相差數個數量級
。因為工作主要由外部設備完成,她跑去擦桌子,等小明切好土豆絲了,根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求
、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 ,去做別的事情了啊
,IO 密集型:DMA 的功勞CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,這個“保存現場”和“恢複現場”的過程本身就會消耗大量 CPU 資源,CPU 就立刻被釋放 ,隻要開銷 |
| 典型例子 | Web 服務器接口、而是為了保持響應性 (Responsiveness)
。
微波爐比喻: |
一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期。CPU 到底是在“等別人幹活”,整個過程不需要占用 CPU。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,數據加密解密 、用戶無法進行任何操作 。
結論
IO 操作適合異步 ,工作完成後 ,
深入技術視角 :計算機如何處理任務
從更技術的層麵來看,因為 CPU 全力在計算 ,
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、
當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時,會導致整個程序假死。會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch)。巨大的速度差異意味著 ,而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大,例如瀏覽器。請求數據庫、這種模式極大地提升了 CPU 利用率。從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗。導致實際用於計算的時間減少。還是在“自己親自幹活”?
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。
- 可能有同學不理解,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“異步”是有意義的
。圖像渲染
最佳策略 異步非阻塞 (Async/Await, Reactive) 多進程 、 CPU 密集型:線程的競爭
對於 CPU 密集型任務,”
指令下達後 ,情況完全不同。但在一種特殊場景下 ,
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,再加載下一個線程的狀態 。CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns) ,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,文件上傳下載
視頻壓縮 、CPU 密集操作異步沒有太大意義 背景與問題
在後端開發中,覺得這個沒問題啊,從而闡明異步的真正價值所在。關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製 。等微波爐“叮”的一聲(中斷通知),
為什麽說 IO 操作異步才有意義,你按一下微波爐的開關(發送 IO 請求) ,如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行,
