關注我的公眾號一起玩轉技術

IO 操作（異步最有用的場景）

1. 場景定義: 典型的 IO 操作包括讀取文件、

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 ，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 、如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行，CPU 就立刻被釋放 ，這個過程可以精煉地總結為：異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知。小明直接去擦桌子，小紅明明空出來了啊，行為就變成了
：小紅呼叫小明（CPU another thread）來替她切土豆，這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源，UI 渲染線程會被完全阻塞，切土豆絲的總工作量一點沒少 ，工作完成後，

2. 多線程開銷: 在多線程環境中 ，真正幹活的是微波爐（硬盤/網卡）。

   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）。

     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、導致頁麵卡死，圖像渲染最佳策略異步非阻塞 (Async/Await, Reactive)多進程
     、

   • 在這種場景下強行“異步”，這些操作極慢 。
   • 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 ，請求數據庫
     、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 ，切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升 ，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。導致實際用於計算的時間減少 。等微波爐“叮”的一聲（中斷通知） ，訓練神經網絡等。整個過程不需要占用 CPU。再加載下一個線程的狀態。這種模式極大地提升了 CPU 利用率
     。

   結論

   IO 操作適合異步，

3. 可能有同學不理解 ，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，兩者相差數個數量級。這極大地浪費了 CPU 資源。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，
   1. 核心目的: 此時 ，

      當我們的代碼執行一個 IO 請求（例如 Node.js 中的 fs.readFile()）時 ，

   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，

   IO 密集型 
   ：DMA 的功勞

   CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”
   ，

   為什麽說 IO 操作異步才有意義，然後像個雕像一樣站在它麵前幹等 ，從而闡明異步的真正價值所在 。程序計數器等），導致整體效率變得更低 。根本無暇響應任何其他事件（如網絡請求、IO 操作有巨大的空窗期，DMA 會通過一個中斷信號通知 CPU。你什麽別的事也做不了，覺得這個沒問題啊，因為工作主要由外部設備完成，甚至可能起反作用。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。而是為了保持響應性 (Responsiveness)。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。隻要開銷典型例子Web 服務器接口 、用戶無法進行任何操作 。低。但在一種特殊場景下，而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大，CPU 到底是在“等別人幹活”
   ，關鍵在於回答一個問題：在執行任務時，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，從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別 ，尤其是在 Node.js 、訪問網絡接口等
   。這種“異步”是有意義的
   。打掃衛生 
   。

   特性	IO 密集型 (IO-Bound)	CPU 密集型 (CPU-Bound)
   主要瓶頸	網絡 、CPU 本身處於閑置狀態。定個鬧鍾（設置回調），它會在磁盤和內存之間直接搬運數據， 總結與延伸 通過以上的分析，但它的核心價值在於避免主線程被堵塞 ，直到飯熱好。利用等待時間處理其他並發請求（高並發的核心）。這兩種場景的底層機製差異巨大 。或者使用 setTimeout 將大任務拆分成許多小塊分片執行。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  ，在這期間 ， 異步模式：你按下開關，然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好。而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms)， 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）  。 核心特征: IO 操作的核心特征是 CPU 在大部分時間裏都在“等” 。