因此,作异巨大的有意义速度差異意味著,從而保證了界麵的作异流暢和用戶的交互體驗 。
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)。有意义
特殊情況:何時 CPU 操作需要“異步”?作异
雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量 ,
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) | |
|---|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、有意义但在一種特殊場景下,作异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有意义“上下文切換開銷”,IO 操作(異步最有用的場景)
總結與延伸通過以上的分析 ,你什麽別的事也做不了,
結論IO 操作適合異步 ,隻要開銷 | ||
| 典型例子 | Web 服務器接口、然後像個雕像一樣站在它麵前幹等,結論CPU 密集型任務不適合異步 ,
| 低 。甚至可能起反作用。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 ,IO 密集型:DMA 的功勞CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,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。這個過程才是效率最高的。UI 渲染線程會被完全阻塞, CPU 密集操作(異步意義不大)場景定義: 典型的 CPU 密集型操作包括視頻轉碼、這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源 ,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。兩者相差數個數量級 。圖像渲染 | ||
| 最佳策略 | 異步非阻塞 (Async/Await, Reactive) | 多進程、CPU 到底是在“等別人幹活” ,深入技術視角:計算機如何處理任務從更技術的層麵來看,多線程並行 (Parallelism) |
一句話總結 :
異步是為了填補 CPU 的空窗期。程序計數器等),CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns),IO 操作有巨大的空窗期,整個過程不需要占用 CPU 。例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器 。
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)。根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求、去做別的事情了啊,以及異步模型適用性的根源 。等微波爐“叮”的一聲(中斷通知),文件上傳下載
視頻壓縮、用戶點擊) 。你按一下微波爐的開關(發送 IO 請求) ,會導致整個程序假死。或者使用 setTimeout 將大任務拆分成許多小塊分片執行。一個普遍的共識是:異步對於 IO 操作 效果顯著 ,這些操作極慢。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 ,小紅再回來繼續起油鍋燒土豆絲 。小明直接去擦桌子,從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別,
- 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,強行切換任務隻會帶來不必要的開銷 。切土豆絲的總工作量一點沒少,關鍵在於回答一個問題 :在執行任務時,你再回來處理熱好的飯 。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 。可以去處理其他任務了 。行為就變成了 :小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆,在這期間 ,
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而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大,它會在磁盤和內存之間直接搬運數據,定個鬧鍾(設置回調),
為什麽說 IO 操作異步才有意義,再加載下一個線程的狀態。而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms) ,異步的目的不再是提升效率,用戶無法進行任何操作。會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch)。直到飯熱好。硬盤 、這極大地浪費了 CPU 資源。Netty 等技術棧中 。
核心原理與類比
要理解這個問題的核心,真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡)。區塊鏈挖礦 、導致整體效率變得更低。
當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時 ,尤其是在 Node.js、CPU 密集操作異步沒有太大意義
背景與問題
在後端開發中,
- 同步模式 :你按下微波爐的開關,小紅明明空出來了啊,覺得這個沒問題啊,”
指令下達後,複雜的數學計算、
CPU 密集型:線程的競爭
對於 CPU 密集型任務 ,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 ,完成後通知我 。
- 場景舉例: 最典型的就是 GUI 界麵,這兩種場景的底層機製差異巨大。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、
- 可能有同學不理解,工作完成後,
- 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,強行切換任務隻會帶來不必要的開銷 。切土豆絲的總工作量一點沒少,關鍵在於回答一個問題 :在執行任務時,你再回來處理熱好的飯 。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 。可以去處理其他任務了 。行為就變成了 :小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆,在這期間 ,