С. Мейерс - Эффективный и современный C++ (1114942), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Наилучшее отношение программных и аппаратныхпотоков зависит также от стоимости переключения контекстов и от того, насколько эффективно программные потоки используют кеши процессора. Кроме того, количествоаппаратных потоков и подробная информация о кешах процессора (например, насколькоони велики и какова их относительная скорость) зависят от архитектуры компьютера,так что, даже если вы настроите свое приложение так, чтобы избежать превышения подписки (сохраняя занятость аппаратного обеспечения) на одной платформе, нет никакойгарантии, что ваше решение будет хорошо работать и на других видах машин.Ваша жизнь станет легче, если вы переложите свои проблемы на чужие плечи, и этоплечо вам готов подставить std : : as ync:auto fut ; std: : async ( doAsyncWork ) ; / / Управление потоками лежит11 на реализации стандартной11 библиотеки7.
1 .Предпочитайте программирование на основе задач программированию на основе потоков247Этот вызов переносит ответственность за управление потоками на реализацию стандартной библиотеки С++. Например, вероятность получения исключения нехватки потоков значительно снижается, поскольку этот вызов, вероятно, никогда его не сгенерирует. "Как такое может быть? - удивитесь вы. - Если я запрошу больше потоков, чемможет предоставить система, то какая разница, как это будет сделано - через созданиеs t d : : t hread или вызовом s t d : : a sync? " Это имеет значение, поскольку std : : async, будучи вызвана в данном виде (т.е.
со стратегией запуска по умолчанию; см. раздел 7.2), негарантирует создания нового программного потока. Она скорее разрешает планировщику организовать для указанной функции (в нашем примере - doAsyncWork) возможностьзапуска потоком, запрашивающим результат doAsyncWork (например, в потоке, вызывающем get или wa i t для объекта fut), и интеллектуальные планировщики воспользуютсяпредоставленной свободой, если в системе превышена подписка или не хватает потоков.Если вы попытаетесь проделать этот "запуск в потоке, запрашивающем результат" самостоятельно, то я замечу, что это может привести к вопросам о дисбалансе нагрузки,и эти вопросы не исчезнут просто потому, что std : : async и планировщик времени выполнения возьмутся за дело вместо вас.
Тем не менее, когда дело доходит до балансировки нагрузки, планировщик времени выполнения, скорее всего, будет иметь более полнуюкартину происходящего на машине, чем вы, потому что он управляет потоками всех процессов, а не только вашего.При применении std : : a s ync время отклика потока GUI может остаться проблематичным, поскольку планировщику неизвестно, какой из ваших потоков имеет повышенные требования к этому параметру. В таком случае вы можете захотеть передатьв std : : a s ync стратегию запуска s t d : : l aunch : : a sync. Это гарантирует, что интересующая вас функция будет действительно выполнена другим потоком (см. раздел 7.2).Современные планировщики потоков во избежание превышения подписки используют пулы потоков всей системы и повышают балансировку загрузки между аппаратнымиядрами с помощью специальных алгоритмов.
Стандарт С++ не требует применения пулов потоков или конкретных алгоритмов, и, честно говоря, есть некоторые техническиеаспекты спецификации параллельности в С++ 1 1 , которые делают его применение болеетрудным, чем хотелось бы. Тем не менее некоторые производители используют преимущества указанных методов в своих реализациях стандартной библиотеки, и следуетожидать продолжения прогресса в данной области. Если вы примете для параллельногопрограммирования подход на основе задач, вы будет автоматически пользоваться ее преимуществами, которые будут возрастать с ее распространенностью. С другой стороны,программируя непосредственно с помощью std : : thread, вы берете на себя бремя борьбы с исчерпанием потоков, превышением подписки и балансировкой загрузки (не упоминая уже о том, насколько ваши решения этих проблем будут совместимы с решениямив программах, работающих в других процессах на том же компьютере).По сравнению с программированием на основе потоков программирование на основезадач спасает вас от управления потоками вручную и обеспечивает естественный способполучения результатов асинхронно выполненных функций (т.е.
возвращаемых значений248Глава 7. Параллельные вычисленияили исключений). Тем не менее существуют ситуации, в которых применение потоковможет быть более подходящим. Они включают в себя следующее.•Вам нужен доступ к API, лежащей в основе реализации потоков. В С++ API параллельных вычислений обычно реализуется с помощью низкоуровневого платформозависимого API, обычно pthreads или Windows Threads. Эти API в настоящее времяпредлагают больше возможностей, чем С++.
(Например, С++ не имеет понятий приоритетов или родственности потоков.) Для предоставления доступа к API реализациипотоков std : : thread обычно предлагает функцию-член nat i ve_handle. Такая функциональность отсутствует в std : : future (т.е. в том, что возвращает std : : async).•Вам требуется возможность оптимизации потоков в вашем приложении. Это может произойти, например, если вы разрабатываете серверное программное обеспечение с известным профилем выполнения, которое может быть развернуто как единственный процесс на машине с фиксированными аппаратными характеристиками.•Вам требуется реализовать поточную технолоrию, выходящую за рамки API параллельных вычислений в С++, например пулы потоков на платформах, на которых ваши реализации С++ их не предоставляют.Однако это нестандартные ситуации. В большинстве случаев вы должны выбиратьпрограммирование на основе задач, а не на основе потоков.Следует запомнить•API s t d : : t h r е а d не предлагает способа непосредственного получениявозвращаемых значений из асинхронно выполняемых функций, и, если такиефункции генерируют исключения, программа завершается.•Программирование на основе потоков требует управления вручную исчерпаниемпотоков, превышением подписки, балансом загрузки и адаптацией к новымплатформам.•Программирование на основе задач с помощью s t d : : a s yn c со стратегиейзапуска по умолчанию решает большинство перечисленных проблем вместо вас.7 .2.
Если важна асин хронность, указывайтеstd : : launch : : asyncВызывая std : : async для выполнения функции (или иного выполнимого объекта), выв общем случае планируете выполнять ее асинхронно. Но вы не обязательно требуете этоот std : : a s ync. В действительности вы запрашиваете выполнение функции в соответствии со стратегией запуска std : : async. Имеются две стандартные стратегии, представленные перечислителями в перечислении с областью видимости std : : l aunch. (Читайтеинформацию о перечислениях с областью видимости в разделе 3.4.) В предположении,что для выполнения в std : : a sync передается функция f:7 .2.Есл и важна асинхронность, указывайте std::launch::async249•стратегия s td : : launch : : asyncозначает, что f должна выполняться асинхронно,т.е.
в другом потоке;•стратегия std : : launch : : deferred означает,что f может выполняться только тогда, когда для фьючерса, возвращенного std : : a s ync, вызывается функция-член getили wa i t 2, т.е. выполнение f откладывается до тех пор, пока не будет выполнен такой вызов. Когда вызываются функции-члены get или wai t, функция f выполняется синхронно, т.е. вызывающая функция блокируется до тех пор, пока f не завершитработу.
Если не вызывается ни get, ни wa i t , f не выполняется.Возможно, это окажется удивительным, но стратегия запуска std : : async по умолчанию используемая в случае, если вы не указали таковую - не является ни одной из перечисленных. На самом деле это стратегия, которая представляет собой сочетание описанныхс помощью оператора "или': Два приведенных далее вызова имеют один и тот же смысл:111111auto fut2std : : async (11std: : launch : : asyncstd: : launch : : cleferred, 1 1f) ;auto fut lstd : : a sync ( f ) ;=Выполнение f со стратегиейзапуска по умолчаниюВьпюлнение fасинхронноеили отложенноеТаким образом, стратегия по умолчанию позволяет f быть выполненной как асинхронно, так и синхронно.
Как указано в разделе 7. 1 , эта гибкость позволяет std : : asyncи компонентам управления потоками стандартной библиотеки брать на себя ответственность за создание и уничтожение потоков, предупреждение превышения подписки и баланс загрузки. Все это делает параллельное программирование с помощью std : : a syncтаким удобным.Но применение s t d : : a s ync со стратегией запуска по умолчанию имеет некоторыеинтересные последствия. Для потока t , выполняющего приведенную ниже инструкцию,справедливы следующие утверждения.auto fut•=std : : async ( f ) ; // Вьп�олнение f со стратегией// запуска по умолчаниюНевозможно предсказать, будет ли f выполняться параллельно с t,поскольку выполнение f может быть отложено планировщиком.•Невозможно предсказать, будет ли f выполняться потоком, отличным от тоrо,в котором вызываются функции-члены get или wait объекта fut.2Если этотЭто упрощение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
