各位观众老爷们，大家好！今天咱们来聊聊 JavaScript 里一个挺有意思的东西：Worker 线程池。别害怕“线程池”这个词，听起来好像很高大上，其实没那么复杂。咱们的目标是让 JS 在浏览器里也能像后端语言一样，并发处理任务，提升效率。 为什么我们需要 Worker 线程池？ 首先，我们要明白 JS 是一门单线程语言。这意味着它一次只能执行一个任务。如果你让 JS 做一些耗时的操作，比如复杂的计算、图像处理、网络请求等等，浏览器就会卡住，用户体验会很糟糕。 这时候，Worker 就派上用场了。Worker 可以在后台线程中运行 JS 代码，不会阻塞主线程。但问题是，如果需要同时处理大量的任务，频繁地创建和销毁 Worker 也是很耗资源的。 所以，我们需要一个 Worker 线程池。线程池可以预先创建一些 Worker，然后将任务分配给这些 Worker 去执行。任务执行完毕后，Worker 不会被销毁，而是等待下一个任务。这样可以避免频繁创建和销毁 Worker 的开销，提高并发任务处理效率。 Worker 线程池的核心概念 在深入代码之前，我们需要了解几个核心概念： Work …
C++ 减少上下文切换开销：用户态线程池与协程的优势
哈喽，各位好！ 今天咱们聊聊一个让程序员又爱又恨的话题：上下文切换。爱是因为它保证了多任务的并发执行，恨是因为它带来的性能损耗简直让人抓狂。在C++的世界里，我们如何优雅地、高效地减少这种开销呢？答案就在用户态线程池和协程这两个利器里。 一、 什么是上下文切换？它为啥这么烦人？ 想象一下，你正在同时做三件事：写代码、听音乐、和朋友聊天。你的大脑需要在这些任务之间快速切换，才能让你看起来像个高效的多面手。这就是上下文切换，只不过操作系统比你更厉害，它能同时处理成百上千个任务。 具体来说，上下文切换是指CPU从一个进程或线程切换到另一个进程或线程的过程。这个过程包含以下几个步骤： 保存当前进程/线程的状态： 包括CPU寄存器、程序计数器、堆栈指针等。这些信息是下次恢复执行时所必需的。 将状态信息保存到内存： 通常是保存在进程控制块（PCB）或者线程控制块（TCB）中。 加载下一个进程/线程的状态： 从内存中读取下一个要执行的进程/线程的状态信息。 恢复执行： 将加载的状态信息写入CPU寄存器，程序计数器指向下一个要执行的指令，开始执行新的进程/线程。 好了，现在问题来了，这个过程有什么问题 …
C++ 用户态线程与协程库实现：替代或增强系统级线程
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++用户态线程与协程库的实现，以及它们如何替代或增强系统级线程。这可是个有趣的话题，就像一场“线程变形记”，看看我们的程序到底能变成什么样。 一、系统级线程的烦恼：重量级选手 首先，我们得承认，系统级线程（也就是操作系统直接管理的线程）确实是个好东西。它能让我们真正地并行执行任务，充分利用多核CPU的性能。但是，它就像一位重量级选手，虽然力量强大，但也有不少缺点： 上下文切换开销大： 每次线程切换都需要操作系统介入，保存和恢复线程的上下文，这可是个相当耗时的操作。想象一下，你正在写代码，突然被打断去处理邮件，然后再回来继续写代码，是不是感觉效率大打折扣？系统级线程切换的开销也类似。 资源占用多： 每个系统级线程都需要一定的内核资源，例如栈空间、线程控制块等。如果创建大量的系统级线程，会占用大量的内存，甚至可能导致系统崩溃。这就好比你租了一栋大房子，但里面只有你一个人住，是不是有点浪费？ 调度策略受限： 系统级线程的调度由操作系统控制，我们无法直接干预。这就像你只能坐公交车，不能自己开车，想去哪里都得听公交公司的安排。 二、用户态线程的崛起：轻量级选手 为了 …
C++ 用户态与内核态线程调度：理解操作系统的调度策略
C++ 用户态与内核态线程调度：一场线程的“宫斗戏” 各位观众，大家好！今天咱们来聊聊C++里线程调度这档子事儿。这就像后宫佳丽三千，皇上（操作系统）决定今天宠幸谁，明天又翻谁的牌子。只不过，这里的“佳丽”是线程，而“皇上”是操作系统内核。 咱们先捋捋清楚，啥是用户态线程，啥是内核态线程，它们之间又有什么爱恨情仇。 第一幕：角色登场——用户态线程 vs. 内核态线程 内核态线程（Kernel-Level Thread，KLT）： 这位可是皇家的正统血脉，由操作系统内核直接管理。创建、销毁、调度都由内核一手包办。Linux的pthread库创建的线程，基本上都是内核态线程。每个KLT都有自己的内核线程控制块（TCB），内核直接维护这些TCB。 用户态线程（User-Level Thread，ULT）： 这位就有点像“私生子”，它不是由内核直接管理，而是由用户程序自己维护的。用户程序自己实现线程库，负责线程的创建、销毁、调度。这就像一个公司内部自己搞了一套线程管理系统，老板（用户程序）说了算。 用一张表来总结一下： 特性 内核态线程 (KLT) 用户态线程 (ULT) 管理者 操作系统内核 …
C++ CPU 亲和性设置：将线程绑定到特定 CPU 核
各位好，欢迎来到今天的“C++ CPU 亲和性：让你的线程找到真爱”讲座。今天我们要聊聊一个听起来高深莫测，但实际上非常实用的小技巧：CPU 亲和性。 什么是CPU亲和性？ 简单来说，CPU亲和性就是让你的线程或进程“爱上”某个特定的CPU核心。默认情况下，操作系统会尽力均衡各个核心的负载，线程可能会在不同的核心之间跳来跳去。这就像一个花心的家伙，一会儿喜欢这个，一会儿喜欢那个，最终导致性能下降（因为缓存失效）。 CPU亲和性就像是给线程找了个“真爱”，告诉它：“你就待在这个核心里，别乱跑了！” 这样可以减少线程在不同核心之间迁移的次数，提高缓存命中率，从而提升性能。 为什么要设置CPU亲和性？ 想象一下，你正在玩一个大型游戏。游戏需要大量的计算，而这些计算被分配到多个线程上。如果没有设置CPU亲和性，这些线程可能会在不同的CPU核心上运行。 缓存失效： 当线程从一个核心迁移到另一个核心时，之前核心上的缓存数据就失效了，需要重新加载。这会增加延迟，降低性能。 NUMA问题： 在NUMA（Non-Uniform Memory Access）架构的系统中，访问本地内存比访问远程内存更快。如 …
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++ 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 …
C++ 线程安全队列：手把手实现高效的无锁或有锁队列
各位观众，各位听众，欢迎来到今天的“C++线程安全队列：手把手实现高效的无锁或有锁队列”讲座。我是你们的老朋友，今天就带大家深入浅出地搞定这个并发编程里的重要角色——线程安全队列。 咱先说说，为啥需要线程安全队列？想象一下，你开了个煎饼摊，一个窗口负责擀面，一个窗口负责放料，一个窗口负责收钱。如果没个靠谱的流程（也就是队列），那还不乱套了？线程安全队列就是这个流程，保证多个线程能安全、有序地访问共享数据，避免出现数据损坏、死锁等幺蛾子。 今天咱们主要讲两种实现方式：有锁队列和无锁队列。有锁队列就像煎饼摊的阿姨明确规定：“下一个！下一个！”，保证同一时间只有一个线程能操作队列。无锁队列就像阿姨练就了眼观六路耳听八方的神功，不用排队也能高效地处理所有订单。 一、有锁队列：简单粗暴，稳定可靠 有锁队列的思路很简单：加锁！就像煎饼摊阿姨喊号一样，保证同一时间只有一个线程能操作队列。C++里常用的锁就是std::mutex。 1.1 基本结构 #include <queue> #include <mutex> #include <condition_variable …