异步模式之工作线程
1 定义
- 让有限的工作线程(Worker Thread)来轮流异步处理无限多的任务。也可以将其归类为分工模式,它的典型实现就是线程池,也体现了经典设计模式中的享元模式。
- 注意,
不同任务类型应该使用不同的线程池,这样能够避免饥饿,并能提升效率
2 饥饿
固定大小线程池会有饥饿现象
- 两个工人是同一个线程池中的两个线程
- 他们要做的事情是:为客人点餐和到后厨做菜,这是两个阶段的工作
- 客人点餐:必须先点完餐,等菜做好,上菜,在此期间处理点餐的工人必须等待
- 后厨做菜:没啥说的,做就是了
- 比如工人A 处理了点餐任务,接下来它要等着 工人B 把菜做好,然后上菜,他俩也配合的蛮好
- 但现在同时来了两个客人,这个时候工人A 和工人B 都去处理点餐了,这时没人做饭了,饥饿
3 创建多少线程池合适
- 过小会导致程序不能充分地利用系统资源、容易导致饥饿
- 过大会导致更多的线程上下文切换,占用更多内存
3.1 CPU 密集型运算
通常采用 cpu 核数 + 1 能够实现最优的 CPU 利用率,+1 是保证当线程由于页缺失故障(操作系统)或其它原因导致暂停时,额外的这个线程就能顶上去,保证 CPU 时钟周期不被浪费
3.2 I/O 密集型运算
CPU 不总是处于繁忙状态,例如,当你执行业务计算时,这时候会使用 CPU 资源,但当你执行 I/O 操作时、远程RPC 调用时,包括进行数据库操作时,这时候 CPU 就闲下来了,你可以利用多线程提高它的利用率。
经验公式如下
线程数 = 核数 * 期望 CPU 利用率 * 总时间(CPU计算时间+等待时间) / CPU 计算时间
- 例如 4 核 CPU 计算时间是 50% ,其它等待时间是 50%,期望 cpu 被 100% 利用,套用公式4 * 100% * 100% / 50% = 8
- 例如 4 核 CPU 计算时间是 10% ,其它等待时间是 90%,期望 cpu 被 100% 利用,套用公式
4 * 100% * 100% / 10% = 40