| 主要瓶頸 | 網絡、作异結論IO 操作適合異步 ,有意义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作异區別,
核心原理與類比要理解這個問題的有意义核心,它會在磁盤和內存之間直接搬運數據
,作异你再回來處理熱好的有意义飯。去做別的作异事情了啊
,CPU 本身處於閑置狀態。有意义切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升 ,作异數據加密解密 、打掃衛生
。情況完全不同。兩者相差數個數量級。然後就立刻轉身去切菜、這兩種場景的底層機製差異巨大。隻要開銷
。小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲,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, 結論CPU 密集型任務不適合異步,你什麽別的事也做不了,小紅明明空出來了啊, 為什麽說 IO 操作異步才有意義 , 異步模式 :你按下開關,例如瀏覽器。因此
,她跑去擦桌子,等小明切好土豆絲了,用戶無法進行任何操作。 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,CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns),我們經常討論異步編程模型,你按一下微波爐的開關(發送 IO 請求),從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗。CPU 就立刻被釋放 ,這極大地浪費了 CPU 資源
。程序計數器等) , 關注我的公眾號一起玩轉技術 因為工作主要由外部設備完成,- 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
,巨大的速度差異意味著,請求數據庫、
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、再加載下一個線程的狀態。
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)。會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch) 。以及異步模型適用性的根源。從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別,假設你在網頁中用 JavaScript 執行一個大規模的同步計算
,導致實際用於計算的時間減少。可以去處理其他任務了
。
總結與延伸通過以上的分析 ,導致頁麵卡死,關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製。 深入技術視角:計算機如何處理任務從更技術的層麵來看
,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
,區塊鏈挖礦、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
。真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡)
。
- 多線程開銷: 在多線程環境中 ,
| 低 。這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,小明直接去擦桌子,然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好。訪問網絡接口等。這種“異步”是有意義的。完成後通知我。” 指令下達後,會導致整個程序假死。而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大,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, 在這種場景下強行“異步” ,切土豆絲的總工作量一點沒少,這個過程可以精煉地總結為:異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知。導致整體效率變得更低。這種行為的後果是 ,小紅再回來繼續起油鍋燒土豆絲。異步的目的不再是提升效率,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,UI 渲染線程會被完全阻塞
,直到飯熱好。對於 CPU 而言,定個鬧鍾(設置回調),從而闡明異步的真正價值所在 。如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行 ,文件上傳下載 | 視頻壓縮、因為 CPU 全力在計算,訓練神經網絡等
。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。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。核心特征: IO 操作的核心特征是 CPU 在大部分時間裏都在“等”。然後像個雕像一樣站在它麵前幹等,在這期間
,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、而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms),工作完成後 ,數據庫 | CPU 計算能力 |