【聊聊原子性,中断,以及nodejs中的具体示例】
什么是原子性
从一个例子说起, x++ ,读和写 ,
如图假设多线程,线程1和线程2同时操作变量x,进行x++的操作,那么由于写的过程中,都会先读一份x数据到cpu的寄存器中,所以这个时候cpu1 和 cpu2 拿到了相同的变量x,假设初始x值为1,则cpu1拿到的x为1,cpu2拿到的x为1,都操作并写回给x后,x的值为2。
预期加两次,结果为3,但是实际由于多线程同时操作同一个变量了 ,可能产生写覆盖。进一步看,这其中还要再提起一个词,中断。
中断
多线程 - cpu中断
多线程下,常见一个或者多个操作在 CPU 执行时候,中断,切出再切回。
对于多线程来说,程序在运行一段代码的时候,可能会中途切出,这种来回切出和切回,就出现了上面x++的情况。产生了写覆盖的问题。
那么不用多线程,只用单线程,是不是就不会存在中断的问题,是不是就安全了,其实也不安全。因为线程下面还有协程(如python Coroutine),或如nodejs中 event loop,其虽然不会在cpu运算的时候切出,但是会在等待io的时候切出。
单线程 - io中断
单线程下,一个或者多个IO操作执行的过程中,中断,切出再切回。
一个单线程切出的例子,拿nodejs中event loop举例,worker1 和 worker2分别产生event,去累加result,但是在累加的过程中会await sleep 模拟等待io,这会导致由于等待io而引起的中断,切出。
非原子性示例
function sleep(ms: number) {return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
}let result = 0;async function worker1() {let maxtime1 = 1;while(maxtime1 <= 100) {let name = 'worker1';// 执行100次)console.log(`${name} calculate current time ${maxtime1}`)// 开始工作let resultCopy = result;// 让出await sleep(10);resultCopy += 1;result = resultCopy;maxtime1 += 1;}
}async function worker2() {let maxtime2 = 1;while(maxtime2 <= 100) {let name = 'worker2';// 执行100次console.log(`${name} calculate current time ${maxtime2}`)// 开始工作let resultCopy = result;// 让出await sleep(10);resultCopy += 1;result = resultCopy;maxtime2 += 1;}
}(async () => {console.log('start calculate')const startTime = Date.now();Promise.all([worker1(), worker2()]).then(() => {const endTime = Date.now();// 预期是200 ,但是由于会写覆盖,所以最终小于200.console.log(`耗时: ${endTime - startTime}ms`);console.log('result:', result);}).catch((error) => {console.error('A worker failed with error:', error);});
})()
运行结果,通过结果 ,甚至输出结果直接就是100,因为worker1 和 worker2的并行执行,导致每次累加计算前,worker1 和 worker2 都拿到相同的值
那么如何避免这种情况,让worker1的代码片段执行完,再执行的worker2的代码片段,不切出,达到原子性,一种方法就是加锁,下面继续看如何加锁达到原子性,
原子性示例
通过加锁,可以实现代码片段的原子性 ,如下
import { Mutex } from 'async-mutex';
const mutex = new Mutex();function sleep(ms: number) {return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
}let result = 0;async function worker1() {let maxtime1 = 1;// 执行100次while(maxtime1 <= 100) {let name = 'worker1';// 开始工作// 锁住,const release = await mutex.acquire();console.log(`${name} calculate current time ${maxtime1}, before start calulate result: ${result}`)// rlet resultCopy = result;// 让出cpu,这里即使让出,其它worker由于无法获取锁,所以会一直等待await sleep(10);resultCopy += 1;// w result = resultCopy;console.log(`${name} calculate current time ${maxtime1}, after calulate result: ${result}`)release();maxtime1 += 1;}
}async function worker2() {let maxtime2 = 1;// 执行100次while(maxtime2 <= 100) {let name = 'worker2';// 开始工作// 锁住,const release = await mutex.acquire();console.log(`${name} calculate current time ${maxtime2}, before start calulate result: ${result}`)// rlet resultCopy = result;// 让出cpuawait sleep(10);resultCopy += 1;// w result = resultCopy;console.log(`${name} calculate current time ${maxtime2}, after calulate result: ${result}`)release();maxtime2 += 1;}
}(async () => {console.log('start calculate')const startTime = Date.now();Promise.all([worker1(), worker2()]).then(() => {const endTime = Date.now();// 预期是200 ,但是由于会写覆盖,所以最终小于200.console.log(`耗时: ${endTime - startTime}ms`);console.log('result:', result);}).catch((error) => {console.error('A worker failed with error:', error);});
})()
此时,在看输出结果,可以发现由于有锁,worker1 和 worker2是串行累加的,不会在执行累加的过程中切出,所以最终累加的结果是200,符合预期。
同时可以发现,由于加锁,整体串行,会导致整体运行时间增加。这里就不得不多提下,Event Loop 是一种异步编程模型,io切出本身属于提高效率的设计,所以如果不是需要原子性,不是同时操作同一个变量,则没必要加锁降低效率。
结语
总结 ,对于编程中的原子性,如果说一段代码是原子性的,则这段代码无论是cpu 还是 io等待 都不能被切出。这段代码需要完整的执行,这才是我们预期的一段代码的原子性。
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STM32-HAL-FATFS(文件系统)(没做完,stm32f103zet6(有大佬的可以在评论区说一下次板子为什么挂载失败了))
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WPS中制作甘特图的详细教程
网上没几个详细说怎么在WPS中制作甘特图的,我自己整理了一下详细教程,最终效果如下图所示: 1.写好需要展示的项目相关信息,如下图所示: #####这个进度的百分比渐变效果这样设置就行了 2.现在我们需要计算已用时间和剩…...
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如何快速去除视频里面的水印字幕等信息?(内附工具)
环境: VSR 需要独显 GPU:N 4070TI 12G 问题描述: 如何快速去除视频里面的水印字幕等信息? 解决方案: 1.打开AI工具VSR,打了要处理的视频 2.右侧滑块调整绿色选框,选中要去的字幕或者水印 这次测试右…...
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C++ 成员模板类
#include <iostream> // 包含头文件。 using namespace std; // 指定缺省的命名空间。template<class T1, class T2> class AA // 类模板AA。 { public:T1 m_x;T2 m_y;AA(const T1 x, const T2 y) : m_x(x), m_y(y) {}void show() { c…...
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datax 入门 同步mysql数据
官网下载地址 github地址 点击下载 环境准备 python jdk1.8 python安装 sudo yum install python3sudo yum install java-1.8.0-openjdk解压 tar -zvxf datax.tar.gz 进入到plungs文件夹删除隐藏文件 rm -rf plugin/*/._*测试 在安装文件的bin目录 python datax.py .…...
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订单超13000台,配激光雷达+空悬+CDC,增程/纯电
前不久,星途星纪元ET开启预售,新车提供增程和纯电两种动力,官方给出的预售价格区间为:增程版19.9万-23.9万元,纯电动版为23.9-32.9万元,作为一台长度接近5米,轴距为3米的大5座车型,它的目标竞品为理想L7/L6以及问界M7等车型,星纪元ET的优势是动力组合丰富,价格便宜,另…...
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解决Selenium NameError: name ‘By’ is not defined
解决Selenium NameError: name ‘By’ is not defined 文章目录 解决Selenium NameError: name By is not defined背景错误原因解决方法1. 检查导入语句2. 修正拼写和大小写3. 验证Selenium库安装4. 重启IDE或终端5. 检查环境变量 验证总结 背景 在使用Selenium进行Web自动化测…...
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【Unity】Unity项目转抖音小游戏(三)资源分包,抖音云CDN
业务需求,开始接触一下抖音小游戏相关的内容,开发过程中记录一下流程。 使用资源分包可以优化游戏启动速度,是抖音小游戏推荐的一种方式,抖音云也提供存放资源的CDN服务 抖音云官方文档:https://developer.open-douyi…...
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2024/5/28 P1247 取火柴游戏
取火柴游戏 题目描述 输入 k k k 及 k k k 个整数 n 1 , n 2 , ⋯ , n k n_1,n_2,\cdots,n_k n1,n2,⋯,nk,表示有 k k k 堆火柴棒,第 i i i 堆火柴棒的根数为 n i n_i ni;接着便是你和计算机取火柴棒的对弈游戏。取的规则如下&…...
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计算机毕业设计Hadoop+Hive地震预测系统 地震数据分析可视化 地震爬虫 大数据毕业设计 Spark 机器学习 深度学习 Flink 大数据
2024 届本科毕业论文(设计) 基于Hadoop的地震预测的 分析与可视化研究 姓 名:____田伟情_________ 系 别:____信息技术学院___ 专 业:数据科学与大数据技术 学 号:__2011103094________ 指导…...
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golang 守护进程管理
添加守护进程 vim /etc/systemd/system/xxx.service [Unit] DescriptionGo Socket Service Afternetwork.target[Service] Typesimple ExecStart/data/quwan/quwan_ws WorkingDirectory/data/quwan # 停止前发送信号 ExecStop/bin/kill -SIGTERM $MAINPID # 如果超过20s 进程…...