C 11中的async(launch :: async)是否会使线程池过时以避免昂贵的线程创建？

2024-04-12 09:39:50

它与这个问题松散地相关：Are std::thread pooled in C++11?.虽然问题不同,但意图是一样的：

问题1：使用您自己的(或第三方库)线程池以避免昂贵的线程创建仍然有意义吗？

另一个问题的结论是你不能依赖std :: thread来汇集(它可能或者它可能不是).但是,std :: async(launch :: async)似乎有更高的机会被合并.

它不认为它是由标准强制的,但恕我直言,如果线程创建缓慢,我会期望所有好的C 11实现都会使用线程池.只有在创建新线程成本低廉的平台上,我才会期望它们总是产生一个新线程.

问题2：这正是我的想法,但我没有事实证明这一点.我很可能会弄错.这是一个有根据的猜测吗？

最后,在这里我提供了一些示例代码,首先显示我认为如何通过async(launch :: async)表示线程创建：

例1：

 thread t([]{ f(); });
 // ...
 t.join();

变

 auto future = async(launch::async, []{ f(); });
 // ...
 future.wait();

示例2：消防和遗忘线程

 thread([]{ f(); }).detach();

变

 // a bit clumsy...
 auto dummy = async(launch::async, []{ f(); });

 // ... but I hope soon it can be simplified to
 async(launch::async, []{ f(); });

问题3：您是否更喜欢线程版本的异步版本？

其余的不再是问题的一部分,只是为了澄清：

为什么必须将返回值赋给虚拟变量？

不幸的是,当前的C 11标准强制您捕获std :: async的返回值,否则执行析构函数,直到操作终止为止.有人认为这是标准中的一个错误(例如,由Herb Sutter提出).

从cppreference.com开始的这个例子很好地说明了这一点：

{
  std::async(std::launch::async, []{ f(); });
  std::async(std::launch::async, []{ g(); });  // does not run until f() completes
}

另一个澄清：

我知道线程池可能有其他合法用途,但在这个问题中,我只对避免昂贵的线程创建成本感兴趣.

我认为仍然存在线程池非常有用的情况,特别是如果您需要更多的资源控制.
例如,服务器可能决定同时处理固定数量的请求,以保证快速响应时间并提高内存使用的可预测性.线程池应该没问题,这里.

线程局部变量也可能是您自己的线程池的参数,但我不确定它在实践中是否相关：

>使用std :: thread创建一个新线程,而没有初始化的线程局部变量.也许这不是你想要的.
>在异步生成的线程中,对我来说有点不清楚,因为线程可以被重用.根据我的理解,线程局部变量不能保证被重置,但我可能会弄错.
>另一方面,使用您自己的(固定大小)线程池,如果您确实需要它,可以完全控制它.

解决方法:

问题1：

我从原来改变了这个,因为原来是错的.我的印象是Linux thread creation was very cheap并且在测试之后我确定新线程中的函数调用与正常函数的开销是巨大的.创建一个处理函数调用的线程的开销比普通函数调用慢10000或者多一倍.所以,如果你发出了很多小函数调用,那么线程池可能是个好主意.

很明显,随g一起提供的标准C库没有线程池.但我绝对可以看到他们的情况.即使有必须通过某种线程间队列推送调用的开销,它也可能比启动新线程更便宜.而标准允许这样做.

恕我直言,Linux内核人员应该努力使线程创建比现在更便宜.但是,标准C库还应该考虑使用pool来实现launch :: async |推出::推迟.

并且OP是正确的,使用:: std :: thread来启动一个线程当然会强制创建一个新线程,而不是使用池中的一个.所以:: std :: async(:: std :: launch :: async,…)是首选.

问题2：

是的,基本上这个“含蓄地”启动一个线程.但实际上,发生的事情仍然非常明显.所以我并不认为隐含的这个词是一个特别好的词.

我也不相信在破坏之前迫使你等待回归必然是一个错误.我不知道你应该使用异步调用来创建不希望返回的’守护进程’线程.如果他们被期望返回,那么忽略异常就不行了.

问题3：

就个人而言,我喜欢线程发布是明确的.我非常重视岛屿,你可以保证串行访问.否则你最终会遇到可变状态,你总是需要在某个地方包装一个互斥锁并记住要使用它.

我喜欢工作队列模型比“未来”模型好得多,因为有“串行岛”,所以你可以更有效地处理可变状态.

但实际上,这取决于你正在做什么.

性能测试

因此,我测试了各种调用方法的性能,并在运行Fedora 29的8核(AMD Ryzen 7 2700X)系统上测试了这些数字,这些系统使用clang版本7.0.1和libc(不是libstdc)编译：

   Do nothing calls per second:   35365257                                      
        Empty calls per second:   35210682                                      
   New thread calls per second:      62356                                      
 Async launch calls per second:      68869                                      
Worker thread calls per second:     970415

在我的MacBook Pro 15“(Intel(R)Core(TM)i7-7820HQ CPU @ 2.90GHz)和OSX 10.13.6下的Apple LLVM版本10.0.0(clang-1000.10.44.4)上,我得到了这个：

   Do nothing calls per second:   22078079
        Empty calls per second:   21847547
   New thread calls per second:      43326
 Async launch calls per second:      58684
Worker thread calls per second:    2053775

对于工作线程,我启动了一个线程,然后使用无锁队列将请求发送到另一个线程,然后等待“已完成”回复发回.

“无所事事”只是为了测试测试工具的开销.

很明显,启动线程的开销很大.甚至具有线程间队列的工作线程也会使VM中的Fedora 25减少20左右,而本机OS X上的大约减少8.

我创建了一个Bitbucket项目,其中包含我用于性能测试的代码.它可以在这里找到：https://bitbucket.org/omnifarious/launch_thread_performance

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