我为什么要使用std :: async？

Question

我正在尝试深入探索新C++ 11标准的所有选项,同时使用std :: async并阅读其定义,我注意到两件事,至少在linux下使用gcc 4.8.1:

• 它被称为异步,但它有一个真正的"顺序行为",基本上在你调用与异步函数foo相关的未来的行中,程序会阻塞,直到执行foo它完成.
• 它取决于与其他人完全相同的外部库,以及更好的非阻塞解决方案,这意味着pthread,如果你想使用std::async你需要pthread.

在这一点上,我很自然地问为什么选择std :: async甚至是一组简单的仿函数？这是一个根本无法扩展的解决方案,您调用的未来越多,您的程序响应就越少.

我错过了什么吗？你能展示一个被授予以异步,非阻塞方式执行的例子吗？

Answer 1

• 它被称为异步,但它有一个真正的"顺序行为",

不,如果您使用该std::launch::async策略,那么它将在新线程中异步运行.如果您未指定策略,则它可能在新线程中运行.

基本上在你调用与异步函数foo相关联的未来的行中,程序会阻塞,直到执行foo它完成.

它仅在foo未完成时才会阻塞,但如果它是异步运行的(例如,因为您使用该std::launch::async策略),它可能在您需要之前完成.

• 它取决于与其他人完全相同的外部库,以及更好的非阻塞解决方案,这意味着pthread,如果你想使用std :: async,你需要pthread.

错了,它不必使用Pthreads实现(在Windows上它不是,它使用ConcRT功能.)

在这一点上,我很自然地问为什么选择std :: async甚至是一组简单的仿函数？

因为它保证了线程安全并在线程之间传播异常.你能用一套简单的仿函数做到吗？

这是一个根本无法扩展的解决方案,您调用的未来越多,您的程序响应就越少.

不必要.如果您未指定启动策略,那么智能实现可以决定是启动新线程,还是返回延迟函数,或者在有更多资源可用时返回稍后决定的内容.

现在,对于GCC的实现,如果你不提供启动策略然后使用当前版本,它将永远不会在新线程中运行(有bugzilla报告),但这是该实现的属性,而不是std::async一般的.您不应该将标准中的规范与特定实现混淆.阅读一个标准库的实现是学习C++ 11的一种不好的方法.

你能展示一个被授予以异步,非阻塞方式执行的例子吗？

这不应该阻止:

auto fut = std::async(std::launch::async, doSomethingThatTakesTenSeconds);
auto result1 = doSomethingThatTakesTwentySeconds();
auto result2 = fut.get();

通过指定启动策略,您可以强制执行异步,如果您在执行时执行其他工作,则结果将在您需要时准备就绪.

Answer 2

如果您需要异步操作的结果,那么无论您使用哪个库,都必须阻止.这个想法是你可以选择何时阻止,并且希望当你这样做时,你可以阻止一段时间,因为所有的工作都已经完成了.

另请注意,std::async可以使用策略std::launch::async或std::launch::deferred.如果你没有指定它,允许实现选择,并且它可以选择使用延迟评估,这将导致在你尝试从未来获得结果时完成所有工作,从而导致更长的块.因此,如果您想确保工作是异步完成的,请使用std::launch::async.

Answer 3

我认为你的问题是std::future说它阻止了get.它仅在结果尚未准备好时才会阻止.

如果您可以安排结果已经准备好,这不是问题.

有很多方法可以知道结果已经准备好了.您可以轮询future并询问它(相对简单),您可以使用锁或原子数据来传达它已准备好的事实,您可以构建一个框架来将"已完成"的future项目传递到消费者可以与之交互的队列中,您可以使用某种信号(一次阻止多个事物或轮询).

或者,您可以完成本地可以完成的所有工作,然后阻止远程工作.

举个例子,想象一下并行递归合并排序.它将数组拆分为两个块,然后async对一个块进行排序,同时对另一个块进行排序.一旦对其一半进行排序,原始线程就无法继续进行,直到第二个任务完成.所以它做了一个.get()和阻止.一旦两个半部分已经排序,它就可以进行合并(理论上,合并也可以至少部分地并行完成).

此任务的行为类似于在外部与之交互的线性任务 - 完成后,对数组进行排序.

然后我们可以将它包装在一个std::async任务中,并有一个已future排序的数组.如果我们想要的话,我们可以添加一个信号程序让我们知道它future已经完成,但只有当我们有一个等待信号的线程时才有意义.