C++可擴展性與多線程超詳細精講

第C++可擴展性與多線程超詳細精講目錄一、可擴展性和多線程二、線程示例

一、可擴展性和多線程

基于Boost.Asio之類的庫開發(fā)程序與通常的C++風格不同?？赡苄枰L時間才能返回的函數(shù)不再按順序調(diào)用。Boost.Asio不調(diào)用阻塞函數(shù)，而是啟動異步操作。操作完成后應該調(diào)用的函數(shù)現(xiàn)在在相應的處理程序中調(diào)用。這種方法的缺點是順序執(zhí)行函數(shù)的物理分離，這會使代碼更難理解。

諸如Boost.Asio之類的庫通常用于實現(xiàn)更高的效率。無需等待操作完成，程序可以在其間執(zhí)行其他任務。因此，可以啟動多個同時執(zhí)行的異步操作請記住，異步操作通常用于訪問進程之外的資源。由于這些資源可以是不同的設備，它們可以獨立工作并同時執(zhí)行操作。

可擴展性描述了程序有效地從額外資源中受益的能力。借助Boost.Asio，可以從外部設備同時執(zhí)行操作的能力中受益。如果使用線程，則可以在可用的CPU內(nèi)核上同時執(zhí)行多個功能。Boost.Asio的線程提高了可伸縮性，因為您的程序可以利用內(nèi)部和外部設備，這些設備可以獨立執(zhí)行操作或相互協(xié)作執(zhí)行操作。

如果在boost::asio::io_service類型的對象上調(diào)用成員函數(shù)run()，則在同一線程中調(diào)用關聯(lián)的處理程序。通過使用多個線程，程序可以多次調(diào)用run()。一旦異步操作完成，I/O服務對象將在這些線程之一中執(zhí)行處理程序。如果第二個操作在第一個操作之后不久完成，則I/O服務對象可以在不同的線程中執(zhí)行處理程序?，F(xiàn)在，不僅進程外的操作可以并發(fā)執(zhí)行，進程內(nèi)的處理程序也可以并發(fā)執(zhí)行。

二、線程示例

示例32.3。I/O服務對象的兩個線程同時執(zhí)行處理程序

#includeboost/asio/io_service.hpp

#includeboost/asio/steady_timer.hpp

#includechrono

#includethread

#includeiostream

usingnamespaceboost::asio;

intmain()

io_serviceioservice;

steady_timertimer1{ioservice,std::chrono::seconds{3}};

timer1.async_wait([](constboost::system::error_codeec)

{std::cout"3sec\n";});

steady_timertimer2{ioservice,std::chrono::seconds{3}};

timer2.async_wait([](constboost::system::error_codeec)

{std::cout"3sec\n";});

std::threadthread1{[ioservice](){ioservice.run();}};

std::threadthread2{[ioservice](){ioservice.run();}};

thread1.join();

thread2.join();

}

前面的示例已在示例32.3中轉換為多線程程序。使用std::thread，在main()中創(chuàng)建了兩個線程。在每個線程中的唯一I/O服務對象上調(diào)用run()。這使得I/O服務對象可以在異步操作完成時使用兩個線程來執(zhí)行處理程序。

在示例32.3中，兩個鬧鐘都應在三秒后響起。因為有兩個線程可用，所以兩個lambda函數(shù)可以同時執(zhí)行。如果在執(zhí)行第一個鬧鐘的處理程序時第二個鬧鐘響起，則可以在第二個線程中執(zhí)行該處理程序。如果第一個鬧鐘的handler已經(jīng)返回，I/O服務對象可以使用任意線程執(zhí)行第二個handler。

當然，使用線程并不總是有意義的。示例32.3可能不會將消息按順序寫入標準輸出流。相反，它們可能會混淆。兩個處理程序可能同時在兩個線程中運行，共享全局資源std::cout。為避免中斷，需要同步對std::cout的訪問。如果處理程序不能同時執(zhí)行，線程的優(yōu)勢就喪失了。

示例32.4。兩個I/O服務對象各有一個線程并發(fā)執(zhí)行處理程序

#includeboost/asio/io_service.hpp

#includeboost/asio/steady_timer.hpp

#includechrono

#includethread

#includeiostream

usingnamespaceboost::asio;

intmain()

io_serviceioservice1;

io_serviceioservice2;

steady_timertimer1{ioservice1,std::chrono::seconds{3}};

timer1.async_wait([](constboost::system::error_codeec)

{std::cout"3sec\n";});

steady_timertimer2{ioservice2,std::chrono::seconds{3}};

timer2.async_wait([](constboost::system::error_codeec)

{std::cout"3sec\n";});

std::threadthread1{[ioservice1](){ioservice1.run();}};

std::threadthread2{[ioservice2](){ioservice2.run();}};

thread1.join();

thread2.join();

}

對單個I/O服務對象重復調(diào)用run()是使基于Boost.Asio的程序更具可擴展性的推薦方法。但是，您也可以創(chuàng)建多個I/O服務對象，而不是為一個I/O服務對象提供多個線程。

在示例32.4中，兩個I/O服務對象在兩個類型為boost::asio::steady_timer的鬧鐘旁邊使用。該程序基于兩個線程，每個線程綁定到另一個I/O服務對象。兩個I/O對象timer1和timer2不再綁定到同一個I/O服務對象。它們綁定到不同的對象。

示例32.4的工作方式與之前相同。無法就何時使用多個I/O服務對象提供一般性建議。因為boost::asio::io_service代表一個操作系統(tǒng)接口，所以任何決定都取決于特定的接口。

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