C++可扩展性与多线程超详细精讲

第C++可扩展性与多线程超详细精讲目录一、可扩展性和多线程二、线程示例

一、可扩展性和多线程

基于Boost.Asio之类的库开发程序与通常的C++风格不同。可能需要更长时间才能返回的函数不再按顺序调用。Boost.Asio不调用阻塞函数，而是启动异步操作。操作完成后应该调用的函数现在在相应的处理程序中调用。这种方法的缺点是顺序执行函数的物理分离，这会使代码更难理解。

诸如Boost.Asio之类的库通常用于实现更高的效率。无需等待操作完成，程序可以在其间执行其他任务。因此，可以启动多个同时执行的异步操作请记住，异步操作通常用于访问进程之外的资源。由于这些资源可以是不同的设备，它们可以独立工作并同时执行操作。

可扩展性描述了程序有效地从额外资源中受益的能力。借助Boost.Asio，可以从外部设备同时执行操作的能力中受益。如果使用线程，则可以在可用的CPU内核上同时执行多个功能。Boost.Asio的线程提高了可伸缩性，因为您的程序可以利用内部和外部设备，这些设备可以独立执行操作或相互协作执行操作。

如果在boost::asio::io_service类型的对象上调用成员函数run()，则在同一线程中调用关联的处理程序。通过使用多个线程，程序可以多次调用run()。一旦异步操作完成，I/O服务对象将在这些线程之一中执行处理程序。如果第二个操作在第一个操作之后不久完成，则I/O服务对象可以在不同的线程中执行处理程序。现在，不仅进程外的操作可以并发执行，进程内的处理程序也可以并发执行。

二、线程示例

示例32.3。I/O服务对象的两个线程同时执行处理程序

#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中转换为多线程程序。使用std::thread，在main()中创建了两个线程。在每个线程中的唯一I/O服务对象上调用run()。这使得I/O服务对象可以在异步操作完成时使用两个线程来执行处理程序。

在示例32.3中，两个闹钟都应在三秒后响起。因为有两个线程可用，所以两个lambda函数可以同时执行。如果在执行第一个闹钟的处理程序时第二个闹钟响起，则可以在第二个线程中执行该处理程序。如果第一个闹钟的handler已经返回，I/O服务对象可以使用任意线程执行第二个handler。

当然，使用线程并不总是有意义的。示例32.3可能不会将消息按顺序写入标准输出流。相反，它们可能会混淆。两个处理程序可能同时在两个线程中运行，共享全局资源std::cout。为避免中断，需要同步对std::cout的访问。如果处理程序不能同时执行，线程的优势就丧失了。

示例32.4。两个I/O服务对象各有一个线程并发执行处理程序

#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();

}

对单个I/O服务对象重复调用run()是使基于Boost.Asio的程序更具可扩展性的推荐方法。但是，您也可以创建多个I/O服务对象，而不是为一个I/O服务对象提供多个线程。

在示例32.4中，两个I/O服务对象在两个类型为boost::asio::steady_timer的闹钟旁边使用。该程序基于两个线程，每个线程绑定到另一个I/O服务对象。两个I/O对象timer1和timer2不再绑定到同一个I/O服务对象。它们绑定到不同的对象。

示例32.4的工作方式与之前相同。无法就何时使用多个I/O服务对象提供一般性建议。因为boost::asio::io_service代表一个操作系统接口，所以任何决定都取决于特定的接口。

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