結論

CPU 密集型任務不適合異步 ，作异

做酸辣土豆絲比喻:

• 這個過程好比小紅想要(CPU main thread)做一盤酸辣土豆絲（CPU 密集操作）
  。有意义這個過程可以精煉地總結為 ：異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知。作异直到飯熱好。有意义CPU 實際上隻是作异向磁盤控製器下達一個指令：“把這個文件的數據讀到內存的這個位置，

特殊情況：何時 CPU 操作需要“異步”？有意义

雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量 ，那小明這時候也是作异空閑的啊 。CPU 就立刻被釋放
，請求數據庫
、兩者相差數個數量級。訓練神經網絡等
。UI 渲染線程會被完全阻塞  ，文件上傳下載視頻壓縮 、再加載下一個線程的狀態 。

1. 核心目的: 此時，真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責
   ，真正幹活的是微波爐（硬盤/網卡）
   。
2. 同步模式：你按下微波爐的開關 ，尤其是在 Node.js、例如瀏覽器
   。DMA 會通過一個中斷信號通知 CPU。
3. 核心特征: IO 操作的核心特征是 CPU 在大部分時間裏都在“等”。圖像渲染最佳策略異步非阻塞 (Async/Await, Reactive)多進程、從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗。

結論

IO 操作適合異步
，

微波爐比喻:

• 這個過程好比你（CPU）在餐廳後廚用微波爐熱飯（執行 IO 操作）
  。整個過程不需要占用 CPU。

  深入技術視角 ：計算機如何處理任務

  從更技術的層麵來看 ，低 。

  當我們的代碼執行一個 IO 請求（例如 Node.js 中的 fs.readFile()）時 ，小紅明明空出來了啊，

  因此 ，例如 ALU（算術邏輯單元） 和寄存器 。這不是效率提高了嗎？真的是這樣嗎 ？小紅不呼叫小明切土豆，

• 場景舉例: 最典型的就是 GUI 界麵，在這期間，

---

總結與延伸

通過以上的分析，異步編程模型可以有效利用這段寶貴的閑置時間去處理其他任務。會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch)。

關注我的公眾號一起玩轉技術



這些操作極慢。複雜的數學計算、打掃衛生 。區塊鏈挖礦、情況完全不同。訪問網絡接口等。因為 CPU 全力在計算，這兩種場景的底層機製差異巨大。
• 在這種場景下強行“異步”，從而闡明異步的真正價值所在。
• 本質分析: 這種“異步化”處理並沒有減少總的計算時間（甚至可能因為切換開銷而變慢）
  ，從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別，IO 操作有巨大的空窗期
  ，因為調度其他線程來完成 CPU 密集操作的效率不如當前線程直接計算高
  。而是為了保持響應性 (Responsiveness)。異步的目的不再是提升效率 ，我們經常討論異步編程模型，導致整體效率變得更低。或者使用 setTimeout 將大任務拆分成許多小塊分片執行。

  CPU 密集操作（異步意義不大）

  場景定義: 典型的 CPU 密集型操作包括視頻轉碼、小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲，關鍵在於回答一個問題 ：在執行任務時 ，工作完成後，利用等待時間處理其他並發請求（高並發的核心）
  。

  IO 操作（異步最有用的場景）

  1. 場景定義: 典型的 IO 操作包括讀取文件、所以異步有意義；CPU 密集操作切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升，如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行
     ，她跑去擦桌子,等小明切好土豆絲了
     ，根本無暇響應任何其他事件（如網絡請求、Netty 等技術棧中。甚至可能起反作用。而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms)，以及異步模型適用性的根源
     。然後就立刻轉身去切菜 、程序計數器等），關鍵在於 DMA（直接存儲器訪問） 機製。隻要開銷典型例子Web 服務器接口 、用戶無法進行任何操作
     。

     CPU 密集型：線程的競爭

     對於 CPU 密集型任務，切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升 ，小紅再回來繼續起油鍋燒土豆絲
     。完成後通知我。切土豆絲的總工作量一點沒少，然後像個雕像一樣站在它麵前幹等，這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源，CPU 本身處於閑置狀態 。等微波爐“叮”的一聲（中斷通知） ，會導致整個程序假死。這種“異步”是有意義的
     。導致實際用於計算的時間減少 。用戶點擊）。你什麽別的事也做不了，這種模式極大地提升了 CPU 利用率
     。行為就變成了：小紅呼叫小明（CPU another thread）來替她切土豆，

  2. 這種行為的後果是 ，強行切換任務隻會帶來不必要的開銷 。然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好
     。CPU 到底是在“等別人幹活”，

     ---

     核心原理與類比

     要理解這個問題的核心，你再回來處理熱好的飯。你按一下微波爐的開關（發送 IO 請求） ，覺得這個沒問題啊，數據加密解密  、假設你在網頁中用 JavaScript 執行一個大規模的同步計算，這個過程才是效率最高的 。隻要開銷。對於 CPU 而言 ，

     IO 密集型：DMA 的功勞

     CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”，定個鬧鍾（設置回調） ，CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns)，這個“保存現場”和“恢複現場”的過程本身就會消耗大量 CPU 資源 ，CPU 密集操作異步沒有太大意義

     背景與問題

     在後端開發中 ，小明直接去擦桌子 ，它會在磁盤和內存之間直接搬運數據 ，但在一種特殊場景下，硬盤 、數據庫CPU 計算能力CPU 狀態大部分時間在等待大部分時間在全速運轉異步的價值極高 。”

     指令下達後，

     特性	IO 密集型 (IO-Bound)	CPU 密集型 (CPU-Bound)
     主要瓶頸	網絡、而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大 ，操作係統需要不斷地保存當前線程的運行狀態（例如寄存器裏的值  、可以去處理其他任務了。但它的核心價值在於避免主線程被堵塞 ，巨大的速度差異意味著， 單線程阻塞: 在一個單線程環境（如 Node.js 主線程）中執行一個耗時很長的計算任務，反而因為小紅在土豆絲切好後再次接管燒菜這件事而引入了額外的“上下文切換開銷”， 為什麽說 IO 操作異步才有意義， 解決方案: 我們可以通過 Web Worker 將計算任務放到一個獨立的線程中，因為工作主要由外部設備完成 ，一個普遍的共識是 ：異步對於 IO 操作 效果顯著 ，多線程並行 (Parallelism)

     一句話總結
     ：

     異步是為了填補 CPU 的空窗期。

  3. 可能有同學不理解
     ，
     赞(3)
     未经允许不得转载：>功成身退網 » 作異步為什麽義O 操才有意說 I

     相关推荐

     • Pretext：值得關注的文本排版引擎
     • 月餅為什麽保質期那麽長
     • 黃鼠狼吃老鼠嗎
     • 腸粉怎麽炒才好吃
     • AI 寫代碼有多厲害
       ？——快了 55% ，但錯多了 75%
     • 手表怎麽換電池
     • 常用計時工具有哪些
     • 運動出汗有什麽好處