為什麽義作異步說 IO 操才有意
總結與延伸
通過以上的作异分析,
因此,有意义在這期間,作异
深入技術視角:計算機如何處理任務
從更技術的作异層麵來看,利用等待時間處理其他並發請求(高並發的有意义核心) 。而一次網絡或磁盤 IO 的作异耗時是毫秒級 (ms),這不是有意义效率提高了嗎 ?真的是這樣嗎?小紅不呼叫小明切土豆 ,定個鬧鍾(設置回調),作异這個過程可以精煉地總結為:異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知。有意义去做別的作异事情了啊 ,圖像渲染
為什麽說 IO 操作異步才有意義,作异
IO 密集型 :DMA 的功勞
CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大 ,關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製。
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) | |
|---|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、小明直接去擦桌子,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。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, 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、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,CPU 就立刻被釋放,硬盤、它會在磁盤和內存之間直接搬運數據 ,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 ,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 ,關鍵在於回答一個問題:在執行任務時, 微波爐比喻:
| 視頻壓縮、IO 操作(異步最有用的場景)
| 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。核心原理與類比要理解這個問題的核心 ,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,多線程並行 (Parallelism) |
一句話總結 :
異步是為了填補 CPU 的空窗期 。CPU 密集操作異步沒有太大意義
背景與問題
在後端開發中 ,切土豆絲的總工作量一點沒少 ,
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)。訓練神經網絡等 。那小明這時候也是空閑的啊。
結論
IO 操作適合異步 ,CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns),尤其是在 Node.js、這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,你再回來處理熱好的飯。導致實際用於計算的時間減少。覺得這個沒問題啊,例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器 。用戶點擊) 。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”,導致整體效率變得更低 。
結論
CPU 密集型任務不適合異步 ,
CPU 密集型:線程的競爭
對於 CPU 密集型任務,兩者相差數個數量級 。這個過程才是效率最高的 。隻要開銷
- 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 ,
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,小紅明明空出來了啊,工作完成後,請求數據庫、訪問網絡接口等。UI 渲染線程會被完全阻塞,
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指令下達後 ,真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡) 。甚至可能起反作用 。