前言
本文將帶領大家來看看啟動優化相關方面的介紹以及各種優化的方法,希望你在讀完本章后會有所識訓,
相信很多同學都聽過八秒定律,八秒定律是在互聯網領域存在的一個定律,即指用戶訪問一個網站時,如果等待網頁打開的時間超過了8秒,就有超過70%的用戶放棄等待,足見啟動的時間是多么的重要,放到移動APP中,那就是應用啟動的時間不能太久,否則就會造成用戶的流失,
谷歌官方曾給出一篇App startup time的文章,這篇文章詳細介紹了關于啟動優化的切入點以及思路,感興趣的同學可以去看下,App Startup Time 這是官方地址,本篇文章也主要是官方思路的一個擴展,
行程和執行緒的概念
行程是具有獨立功能的程式在一個資料集合上運行的程序,行程是系統進行資源分配的單位,實作的作業系統的并發,
執行緒是比行程更小的能獨立運行的單位,是 調度的基本單位,實作了行程內部的并發,執行緒成為了程式執行流的最小單位,
行程狀態轉換圖
- 創建狀態:行程正在被創建,
- 就緒狀態:行程已經分配到了除 之外的所有資源,只要分配到 就可以開始運行,
- 運行狀態:行程已經獲得 ,正處于運行狀態,
- 阻塞狀態:正在執行的行程正在等待某一事件而暫時不能運行,
- 終止狀態:行程運行完畢,作業系統完成撤銷行程的相關作業,并將 歸還給系統,
當有多個行程請求資源時,就會造成記憶體資源緊張,所以作業系統還存在一種掛起操作:將行程交換到外存去,使行程進入掛起狀態,
- 活動就緒:行程在記憶體,處于就緒狀態,還需要 ,
- 靜止就緒:行程在外存,處于就緒狀態,還需要調入到記憶體和 ,
- 活動阻塞:行程在記憶體,但由于某種原因被阻塞了,
- 靜止阻塞:行程在外存,但由于某種原因被阻塞了,
行程切換
- 切換頁目錄,使用新行程的虛擬地址空間,
- 保存當前的 環境、硬體背景關系,并匯入新行程的的 環境、硬體背景關系,
行程和執行緒的區別
- 一個執行緒屬于一個行程,依賴于行程而存在,一個行程可以包括多個執行緒,但至少包括一個執行緒,
- 行程是系統資源分配的最小單位,執行緒是 調度的最小單位,
- 不同行程在執行程序中擁有獨立的記憶體單元,而同一行程內多個執行緒共享行程記憶體,所以一個執行緒的意外會造成同一行程內其他執行緒的終止,而行程之間不會互相影響,
- 行程切換時,涉及整個程式的 環境保存和新調度行程的 環境配置,執行緒切換時,只需要保存少量內容,所以行程切換的系統開銷更大,
- 行程通信時,由于它的空間獨立性決定了它的通信需要通過作業系統,而執行緒通信時,由于多執行緒同享記憶體導致了執行緒之間的通信比較容易,不需要通過作業系統,
有了行程為什么還要執行緒
行程可以提高系統的并發性和資源的利用率,但還是存在一些缺點的:
- 比如一個行程一時間只能做一件事,比如只有行程的話 無法同時完成傳輸檔案、視頻聊天,
- 行程在執行程序中被阻塞時,整個行程就會掛起,那么行程中有些不依賴于等待資源的作業也不會執行,比如瀏覽器想要列印某個頁面時,列印機被占用,那么瀏覽器也無法提供別的服務,
為了解決這些缺點,所以引入了執行緒作為行程內并發執行的更小單元,從而減少程式在并發執行程序中所付出的時空開銷,
行程之間的同步方式
各個行程擁有自己獨立的記憶體空間,為了保證安全,一個行程不可以直接訪問另一個行程的記憶體空間,但行程之間的通信是必不可少的,所以有以下方式完成行程之間的通信:
- 管道通信
- 管道通信分為普通管道和命名管道,普通管道可用于有親緣關系行程之間的通信,命名管道還允許無親緣關系行程之間的通信,
- 管道上資料是單方向傳輸的,想要完成雙向通信需要兩個管道,
- 訊息
- 將通信的資料封裝在訊息中,通過訊息來完成通信,訊息的通信方式有兩種:
-
直接通信方式,將訊息直接發送給對方行程,
-
間接通信方式,雙方都通過共享中間物體來完成對訊息的法松和接收,
-
信號量
- 信號量本質上是一個計數器,用來完成行程的互斥和同步,比如 操作,
- 共享記憶體
- 不同行程可以訪問同一塊記憶體,共享記憶體是臨界資源,共享記憶體直接從記憶體中讀取資料,不需要從用戶態到內核態的切換,是最快的一種方式,
執行緒之間的同步方式
- 臨界區:多執行緒訪問公共資源,速度快,
- 互斥量:控制多個行程對他們之間共享資源的互斥訪問,由于資源只有一個,所以不能被多個執行緒同時訪問,
- 信號量:允許多個執行緒訪問同一資源,但同一時刻訪問該資源的執行緒有最大的數目限制,
執行緒之間哪些是共享的
- 堆區,堆是行程開辟出來的,多執行緒共享這部分資源,
- 全域變數和靜態變數,和特定執行緒無關,所以也是共享的,
- 檔案等公共資源,使用這些公共資源的執行緒必須同步,
執行緒需要保存哪些背景關系
執行緒在切換程序中,需要保存當前執行緒 、執行緒狀態、堆疊、暫存器狀態等資訊,暫存器狀態主要包括:
- :堆疊指標,指向當前堆疊的堆疊頂指標,
- :程式計數器,存盤下一跳將要執行的指令,
- :累加暫存器,用于加法乘法的預設暫存器,
游戲服務器應該為每個用戶開辟一個執行緒還是一個行程
行程,因為同一行程內的執行緒會相互影響,所以如果一個用戶的執行緒死掉了,其他用戶的游戲也會崩潰,所以應該為每個用戶開辟一個行程,使用戶之間不會相互影響,
多行程和多執行緒的使用場景
多執行緒模型適用于 密集型場合,因為經常會因為 阻塞來切換執行緒,而執行緒切換的系統開銷比行程切換小,
多行程模型適用于需要頻繁計算的場合,
之間不會相互影響,
多行程和多執行緒的使用場景
多執行緒模型適用于 密集型場合,因為經常會因為 阻塞來切換執行緒,而執行緒切換的系統開銷比行程切換小,
多行程模型適用于需要頻繁計算的場合,
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