Gleichzeitige C++-Programmierung: Wie implementiert man ein effizientes asynchrones Programmiermodell?

Asynchrone Programmierung verbessert die Reaktionsfähigkeit und kann in C++ implementiert werden durch: Coroutinen: einfache kollaborative Aufgaben, erstellt und verwaltet mit Coroutine-Bibliotheken wie Folly. Future: stellt das Ergebnis eines asynchronen Vorgangs dar, der mithilfe der Future-Bibliothek (z. B. std::future) erstellt und verwaltet wird. Nicht blockierendes Modell: Coroutinen und Future werden kombiniert, um nicht blockierende Lösungen zu erzielen. Durch die Verwendung von Future zur Darstellung der Ergebnisse asynchroner Vorgänge wird verhindert, dass der aufrufende Thread blockiert wird.

Gleichzeitige C++-Programmierung: Implementierung eines effizienten asynchronen Programmiermodells

In der modernen Softwareentwicklung ist die asynchrone Programmierung von entscheidender Bedeutung geworden, da sie die Reaktionsfähigkeit, den Durchsatz und die Ressourcennutzung verbessert. In diesem Artikel wird erläutert, wie Sie mithilfe von Coroutinen und Future ein effizientes asynchrones Programmiermodell in C++ implementieren.

Coroutine: Leichte kollaborative Aufgaben

Coroutine ist ein leichter Benutzermodus-Thread, der die gleichzeitige Ausführung mehrerer Aufgaben im selben Thread ermöglicht. Coroutinen übertragen die Kontrolle an den Scheduler, indem sie Vorgänge explizit unterbrechen und so teuren Kontextwechsel-Overhead vermeiden.

In C++ können Sie Coroutinen-Bibliotheken (wie Folly) verwenden, um Coroutinen zu erstellen und zu verwalten. Hier ist ein Beispiel für die Erstellung einer Coroutine mit Folly:

folly::coro::Task<> task = folly::coro::makeTask([]() -> folly::coro::Task<void> {
  // 协程执行体
});

Future: das Ergebnis einer asynchronen Operation

Future ist ein Typ, der das Ergebnis einer asynchronen Operation darstellt. Es bietet Zugriff auf die Ergebnisse und die Möglichkeit, auf diese zu warten, ohne den aufrufenden Thread zu blockieren.

In C++ können Sie Future-Bibliotheken (wie std::future oder Folly::Future) verwenden, um Futures zu erstellen und zu verwalten. Hier ist ein Beispiel für die Verwendung von std::future zum Erstellen einer Zukunft:

std::future<int> future = std::async(std::launch::async, []() {
  // 执行异步操作
  return 42;
});

Asynchrones Programmiermodell: Praktischer Fall

Jetzt wollen wir sehen, wie man Coroutinen und Future kombiniert, um ein effizientes asynchrones Programmiermodell zu erstellen.

Stellen Sie sich den folgenden Anwendungsfall vor: Wir müssen einige Daten aus einer Datenbank abrufen und diese dann an einen Remote-Server senden. Herkömmliche Methoden blockieren den aufrufenden Thread, was zu Leistungseinbußen führt.

Mithilfe von Coroutinen und Future können wir eine nicht blockierende Lösung implementieren:

folly::coro::Task<> task = folly::coro::makeTask([&]() -> folly::coro::Task<void> {
  auto data = co_await getDataFromDB();
  co_await sendDataToRemoteServer(data);
});

In diesem Modell sind getDataFromDB und sendDataToRemoteServer Coroutine-Funktionen, um die Ergebnisse darzustellen von asynchronen Operationen. Der aufrufende Thread startet die Coroutine-Aufgabe und kann dann mit der Ausführung anderer Aufgaben fortfahren, während die Coroutine-Aufgabe im Hintergrund ausgeführt wird. getDataFromDB 和 sendDataToRemoteServer 是协程函数，它们使用 Future 来表示异步操作的结果。调用线程将启动协程任务，然后可以继续执行其他任务，而协程任务将在后台执行。

当异步操作完成后，协程任务将恢复执行并更新 Future 的结果。调用线程可以通过调用 Future 的 get()

Wenn der asynchrone Vorgang abgeschlossen ist, nimmt die Coroutine-Aufgabe die Ausführung wieder auf und aktualisiert das Ergebnis der Zukunft. Der aufrufende Thread kann das Ergebnis erhalten, indem er die Methode get() von Future aufruft.

Fazit

Durch die Verwendung von Coroutinen und Futures können wir ein effizientes asynchrones Programmiermodell implementieren, das die Reaktionsfähigkeit, den Durchsatz und die Ressourcennutzung verbessern kann. Die in diesem Artikel vorgestellten praktischen Beispiele zeigen, wie man Coroutinen und Futures zur Lösung realer Probleme verwendet und bieten eine Blaupause für das Schreiben effizienter und skalierbarer gleichzeitiger Anwendungen. 🎜

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