大家好，我是今天的讲师，今天我们要聊聊一个在高并发场景下非常有用的设计模式：Leader-Follower模式。这玩意儿听起来有点像团队协作，一个领导带着一群小弟干活，其实原理差不多，只不过在代码世界里，领导负责接活儿，小弟负责干活儿。 1. 什么是Leader-Follower模式？ Leader-Follower模式是一种并发编程模型，用于解决多线程/多进程环境下，如何高效处理大量并发请求的问题。它的核心思想是将一组线程分成两种角色： Leader: 负责监听新的连接请求，并将请求分配给一个空闲的Follower。 Follower: 负责处理Leader分配的任务，处理完成后，变成新的Leader，或者继续等待分配任务。 这种模式的关键在于，只有Leader线程负责监听新连接，避免了多个线程同时竞争监听端口带来的性能损耗。Follower线程则专注于处理任务，提高了任务处理的效率。处理完成后，Follower线程可以变成新的Leader，实现角色的轮换，保证了每个线程都有机会承担Leader的角色。 2. 为什么要使用Leader-Follower模式？ 在高并发场景下，传统的单 …
C++ 发布-订阅模式：基于并发原语实现高效事件系统
各位观众，各位朋友，欢迎来到今天的“C++并发原语与高效发布-订阅模式”讲座！今天咱们不搞虚的，直接上干货，用C++并发原语给你撸一个高性能的事件系统，让你的代码跑得飞起，告别卡顿！ 啥是发布-订阅模式？ 在咱们开始造轮子之前，先简单聊聊“发布-订阅”模式。这就像你订阅了一个报纸，报社（发布者）一有新消息（事件），就会自动送到你的邮箱（订阅者）。简单来说： 发布者 (Publisher): 负责产生事件。 订阅者 (Subscriber): 负责接收特定类型的事件。 事件 (Event): 包含特定信息的对象。 消息队列/事件总线 (Message Queue/Event Bus): 连接发布者和订阅者的中间件。 好处嘛，那就是解耦！发布者和订阅者不需要知道彼此的存在，全靠事件总线这个“媒婆”牵线搭桥。 为啥要用并发原语？ 单线程的发布-订阅模式？那还不如用函数指针回调呢！我们追求的是高性能，充分利用多核CPU的优势。所以，并发原语是关键。我们要保证： 线程安全： 多个线程同时发布和订阅事件，数据不能乱。 高效： 尽可能减少锁的竞争，提高吞吐量。 并发原语选型： 并发原语 优点 缺点 …
C++ Actor 模型：Akka.NET/CAF 等框架在 C++ 中的思想借鉴
好的，各位观众，欢迎来到今天的“C++也要搞事情：Actor模型，Akka.NET/CAF灵魂附体”讲座！ 今天咱们聊点刺激的，给C++这老牌劲旅注入点新活力，让它也能玩转Actor模型，享受并发编程的丝滑。 第一章：什么是Actor模型？别跟我扯高深理论，说人话！ 各位可能听过Actor模型，但一堆术语砸过来，头都大了。“并发”、“消息传递”、“隔离状态”，听着就想睡觉。 咱们换个说法：Actor模型就像一群各司其职的快递员（Actor），他们每个人都有自己的小仓库（状态），他们之间不直接抢东西（避免共享状态），而是通过发消息（Message Passing）来通知对方干活。 Actor: 快递员，负责处理收到的消息，更新自己的状态，或者给其他快递员发消息。 Message Passing: 发快递，快递员之间沟通的方式，只能通过消息传递，不能直接访问别人的仓库。 State: 快递员的小仓库，存储自己的包裹和其他重要信息。 Concurrency: 多名快递员同时工作，提高效率。 这种模式的好处是啥？ 简单粗暴的并发： 多个Actor可以并发执行，但因为每个Actor都有自己的状态 …
C++ 线程池的伸缩性与性能优化：无锁队列与缓存对齐
好的，没问题！ 让我们开始吧！ C++ 线程池的伸缩性与性能优化：无锁队列与缓存对齐 大家好！今天我们来聊聊线程池，这个在并发编程中非常重要的组件。线程池的主要作用是管理和复用线程，避免频繁创建和销毁线程带来的开销，从而提高程序的性能和响应速度。但是，要设计一个高性能、高伸缩性的线程池可不是件容易的事。今天我们就重点讨论两个关键点：无锁队列和缓存对齐，看看它们是如何影响线程池的性能，以及如何利用它们进行优化。 线程池的基本概念 首先，我们简单回顾一下线程池的基本概念。一个典型的线程池通常包含以下几个部分： 任务队列： 用于存放待执行的任务。 线程集合： 维护一组工作线程，负责从任务队列中获取任务并执行。 线程管理器： 负责线程的创建、销毁和管理，以及线程池的伸缩。 简单来说，我们把需要执行的任务丢进任务队列，然后线程池里的线程会自己去队列里拿任务来执行。 为什么要关注伸缩性？ 伸缩性是指线程池根据任务负载动态调整线程数量的能力。一个具有良好伸缩性的线程池可以： 在高负载时，自动增加线程数量， 以快速处理大量的任务，避免任务堆积和响应延迟。 在低负载时，自动减少线程数量， 以减少系统资源 …
C++ 线程池中的异常处理与任务结果收集
好的，没问题。让我们开始这场关于C++线程池异常处理与任务结果收集的讲座吧！ 各位观众，各位朋友，欢迎来到今天的“C++线程池异常处理与任务结果收集”特别节目！我是你们的老朋友，代码界的段子手，BUG克星，今天咱们就来聊聊这个听起来高大上，实则接地气的话题。 开场白：线程池的那些事儿 线程池，顾名思义，就是一堆线程的“澡堂子”。 想象一下，你开了一家餐厅，顾客（任务）络绎不绝。如果每来一个顾客，你就现招一个厨师（线程），炒完菜就让厨师走人，那效率得有多低？ 线程池就像你餐厅里预先雇好的一批厨师，顾客来了直接分配，省时省力。 但是，厨师（线程）在炒菜（执行任务）的过程中，万一不小心把盐当成糖放了（抛出异常），或者菜做糊了（任务失败），我们该怎么办？ 这就是今天我们要重点讨论的问题：如何在线程池中优雅地处理异常，并收集任务的结果。 第一部分：异常处理，避免线程池“爆炸” 在多线程环境中，异常处理可不是一件小事。一个线程抛出未捕获的异常，轻则导致该线程崩溃，重则可能导致整个程序挂掉。 所以，我们需要一套完善的异常处理机制，确保线程池的稳定运行。 1. 捕获并处理任务中的异常 最直接的方法，就 …
C++ 任务调度策略：工作窃取、优先级队列与负载均衡
各位观众老爷，各位程序猿、程序媛们，大家好！今天咱们来聊聊C++里的任务调度，这可是个挺有意思的话题。你想想，你写了个多线程程序，噼里啪啦扔出一堆任务，但这些任务到底谁先执行，谁后执行，最终能不能把CPU的算力榨干，这都得靠任务调度来安排。 我们今天主要讲三种策略：工作窃取（Work Stealing）、优先级队列（Priority Queue）以及负载均衡（Load Balancing）。这三种策略各有千秋，适用场景也不同。咱争取用大白话，加上代码示例，让大家伙儿听明白、能上手。 一、工作窃取（Work Stealing）：懒人有懒福，忙人别累死 想象一下，你开了一家餐馆，雇了几个厨师。如果有的厨师手脚麻利，很快就把自己的菜做完了，而有的厨师慢吞吞的，订单都排到门外了，这肯定不行。工作窃取就是解决这个问题的。 核心思想：每个线程都有自己的任务队列（局部队列），当线程空闲时，它会尝试从其他线程的任务队列里“偷”一些任务过来执行。这样就能保证每个线程尽量都处于忙碌状态，提高CPU利用率。 优点： 自动负载均衡： 忙的线程自动把任务分给闲的线程，不用人工干预。 减少线程同步开销： 每个线程 …
C++ 线程池设计模式：固定大小、动态大小与任务队列
各位观众老爷们，大家好！欢迎来到今天的C++线程池“脱口秀”！今天咱们要聊聊C++线程池的那些事儿，保证让大家听得明白，看得有趣，用得顺手。 咱们今天的主题是：C++线程池设计模式：固定大小、动态大小与任务队列。 线程池是个啥？为啥要用它？ 想象一下，你开了一家小餐馆，来一个客人就临时雇一个厨师，客人走了厨师也走了。要是客人不多还好，客人多了，你雇厨师的速度赶不上客人点的速度，厨房就得瘫痪。而且，频繁的雇佣和解雇厨师也很费劲，对吧？ 线程池就像一个“厨师中介”，你提前雇好一批厨师（线程），让他们随时待命。客人（任务）来了，直接分配给空闲的厨师做，做完后厨师继续待命，等待下一个任务。这样就避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高了效率，稳定了性能。 线程池的核心组件 一个线程池，至少得有这几个核心组件： 线程管理器(ThreadPool): 负责线程的创建、销毁、分配任务等核心管理工作。 工作线程(WorkerThread): 真正干活的线程，从任务队列中取出任务并执行。 任务队列(TaskQueue): 存放待执行任务的队列，相当于“订单列表”。 任务(Task): 需要执行的具体工作，相 …
C++ 协程与异常处理：协程中的异常传播机制
各位听众，欢迎来到今天的 C++ 协程与异常处理主题讲座！今天咱们聊聊协程这玩意儿，尤其是它跟异常处理搅和在一起时，会碰撞出什么样的火花。 什么是协程？别跟我拽那些官方定义！ 你可能听过协程，但那些生涩的定义听着就想睡觉。简单来说，协程就像一个“暂停”按钮。普通的函数，一旦开始执行，就得一口气跑完。但协程不一样，它可以执行到一半，然后说：“嘿，哥们，我先歇会儿，等会儿再回来继续。” 这种“暂停和恢复”的能力，让协程在处理异步操作、并发任务等方面非常有用。想象一下，你要处理大量的网络请求，如果每个请求都用一个线程，资源消耗太大。协程就能优雅地解决这个问题，它可以暂停等待网络数据，然后回来继续处理，而不需要创建新的线程。 C++ 协程：Promise, Awaiter, Coroutine Handle，三大金刚 C++20 引入了协程，它不是语言内置的魔法，而是通过一些特殊的类型和操作符来实现的。理解这三个概念是掌握 C++ 协程的关键： Promise (承诺体): 这是协程的“管家”，负责协程的状态管理，比如结果、异常，以及协程的生命周期。你可以把它看作是协程的“大脑”。 Await …
C++ `asio::co_spawn`：Boost.Asio 与 C++20 协程的结合
好的，没问题，直接开始我们的旅程！ 各位好！今天咱们来聊聊一个既性感又实用的话题：C++ asio::co_spawn，以及它背后的 Boost.Asio 与 C++20 协程的完美结合。准备好，我们要起飞了！ 前言：协程，异步编程的救星 在异步编程的世界里，传统的回调地狱简直就是程序员的噩梦。你是不是也曾经被层层嵌套的回调函数搞得头昏脑胀，怀疑人生？别担心，协程就是来拯救你的。 协程，简单来说，是一种轻量级的线程，允许你在代码中像写同步代码一样编写异步操作。它最大的特点就是“挂起”和“恢复”，让你的代码在等待 I/O 操作完成时，可以优雅地让出控制权，而不是傻傻地阻塞在那里。 C++20 终于把协程纳入了标准，这简直是程序员的福音。而 Boost.Asio，作为 C++ 异步编程的利器，自然不会错过这个机会，于是 asio::co_spawn 就应运而生了。 asio::co_spawn：让异步编程更上一层楼 asio::co_spawn 就像一个魔法棒，它可以把一个协程变成一个异步操作，让你的代码更加简洁、易读、易维护。 asio::co_spawn 的基本用法 asio::co_ …
C++ 协程的调度器实现：如何将协程映射到线程
好的，让我们开始一场关于 C++ 协程调度器实现的探险，重点是协程如何映射到线程这个关键问题。准备好了吗？系好安全带，我们要深入挖掘了！ C++ 协程：一场轻量级并发革命 首先，我们需要对协程有个基本的认识。简单来说，协程是一种用户态的轻量级线程。它允许你在单个线程中执行多个任务，而无需像传统线程那样进行昂贵的上下文切换。你可以把协程想象成一群乐于助人的小精灵，它们轮流在一个线程里工作，干完自己的活就主动让出控制权，让其他小精灵接手。 为什么需要调度器？ 有了协程，我们就需要一个“调度器”来管理这些小精灵，决定哪个协程应该运行，什么时候让它暂停，以及什么时候恢复它。调度器是协程的核心，它负责将协程映射到线程，并控制它们的执行顺序。 协程映射到线程的策略 协程映射到线程主要有以下几种策略： N:1 映射（用户级线程） 这种策略将多个协程映射到单个内核线程。这是最常见的协程实现方式，也是我们今天要重点讨论的。 优点: 上下文切换非常快，因为完全在用户态进行，无需陷入内核。 缺点: 如果一个协程阻塞（例如，进行 I/O 操作），整个线程都会阻塞，影响其他协程的执行。此外，无法利用多核 CPU …