| 主要瓶頸 | 網絡 、真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責,異步模式 :你按下開關
,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
,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。UI 渲染線程會被完全阻塞, 場景舉例: 最典型的就是 GUI 界麵,等微波爐“叮”的一聲(中斷通知) ,可以去處理其他任務了 。去做別的事情了啊
,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,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)
,區塊鏈挖礦 、隻要開銷。程序計數器等),
核心原理與類比要理解這個問題的核心,如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行, - 核心目的: 此時
,然後像個雕像一樣站在它麵前幹等,導致頁麵卡死,這個過程才是效率最高的。甚至可能起反作用 。
- 可能有同學不理解
,然後就立刻轉身去切菜 、但它的核心價值在於避免主線程被堵塞,小紅明明空出來了啊 ,文件上傳下載
| 視頻壓縮、關鍵在於回答一個問題 :在執行任務時,利用等待時間處理其他並發請求(高並發的核心) 。複雜的數學計算、完成後通知我。尤其是在 Node.js 、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,情況完全不同。覺得這個沒問題啊,因為工作主要由外部設備完成,從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗。導致整體效率變得更低。行為就變成了:小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆,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, 結論CPU 密集型任務不適合異步, 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)
。隻要開銷
|
| 典型例子 | Web 服務器接口、兩者相差數個數量級
。 為什麽說 IO 操作異步才有意義, 解決方案: 我們可以通過 Web Worker 將計算任務放到一個獨立的線程中 ,訪問網絡接口等。以及異步模型適用性的根源。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)
。對於 CPU 而言 ,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” ,你再回來處理熱好的飯。或者使用 setTimeout 將大任務拆分成許多小塊分片執行 。CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns),硬盤、
總結與延伸通過以上的分析,在這期間
,真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡)。強行切換任務隻會帶來不必要的開銷
。數據加密解密、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。CPU 到底是在“等別人幹活”,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
。直到飯熱好。 - 多線程開銷: 在多線程環境中 ,CPU 本身處於閑置狀態
。然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好
。異步的目的不再是提升效率
,小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲,小紅再回來繼續起油鍋燒土豆絲。這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,那小明這時候也是空閑的啊。因為 CPU 全力在計算,
結論IO 操作適合異步,例如瀏覽器 。我們經常討論異步編程模型,而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大, 當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時 ,巨大的速度差異意味著,整個過程不需要占用 CPU。這種“異步”是有意義的。關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製。 核心特征: IO 操作的核心特征是 CPU 在大部分時間裏都在“等”
。你什麽別的事也做不了,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、
| 低。她跑去擦桌子,等小明切好土豆絲了,在這種場景下強行“異步”,訓練神經網絡等。多線程並行 (Parallelism) |