std::thread 运行速度比 std::future 慢很多

Question

我有一些带有 Mainloop 的简单渲染程序，它在一个线程上以大约 8000 fps 的速度运行（它除了绘制背景外什么都不做），我想看看另一个线程渲染是否会扰乱当前上下文没有改变它（这并不令我惊讶）。我在这里用这个简单的代码实现了这一点，

m_Thread = std::thread(Mainloop);
m_Thread.join();

这里的代码不知何故运行非常慢，~30 FPS。我觉得这很奇怪，我记得在另一个项目中出于类似的基于性能的原因我使用了 std::future。所以我然后用下面的代码用 std::future 试了一下：

m_Future = std::async(std::launch::async, Mainloop);
m_Future.get();

这比单线程性能 (~7900) fps 略低一点。为什么 std::thread 比 std::future 慢这么多？

编辑：

忽略上面的代码，这是一个最小的可重现示例，只需将 THREAD 切换为 0 或 1 即可进行比较：

#include <future>
#include <chrono>
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <string>

#define THREAD 1

static void Function()
{
    
}

int main()
{
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point finish = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    long double difference = 0;
    long long unsigned int fps = 0;

#if THREAD
    std::thread worker;
#else
    std::future<void> worker;
#endif

    while (true)
    {
        //FPS 
        finish = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(finish - start).count();
        difference = difference / 1000000000;
        if (difference > 0.1) {
            start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
            std::wstring fpsStr = L"Fps: ";
            fpsStr += std::to_wstring(fps);
            SetConsoleTitle(fpsStr.c_str());
            fps = 0;
        }
        
#if THREAD
        worker = std::thread(Function);
        worker.join();
#else
        worker = std::async(std::launch::async, Function);
        worker.get();
#endif

        fps += 10;
    }

    return 0;
}

Answer 1

std::async可以用不同的方式实现。例如，可以有一个预先分配的线程池，每次在循环中使用 std::async 时，您只需重用池中的“热”线程。

std::thread每次使用都会创建一个新的系统线程对象。与重用池中的线程相比，这可能是一个很大的开销。

我建议您在 std::async 可能开始竞争预分配系统对象的多线程环境中测试您的代码。

Answer 2

在某些版本的 MSVC C++ 标准库中，std::async 从（系统）线程池中提取，而 std::thread 不提取。这可能会导致问题，因为我过去已经用尽它并陷入僵局。也意味着随便用更快。

我的建议是在 std::thread 之上编写您自己的线程池并使用它。您将完全控制有多少线程处于活动状态。

这是一个很难解决的问题，但依靠别人解决它是行不通的，因为老实说，我使用的标准库实现并不能可靠地解决它。

请注意，在N 大小的线程池中，大小为N 的阻塞依赖链将发生死锁。如果你把线程数设为CPU的个数，并且不可靠地重用调用线程，你会发现在4核以上的机器上测试的多线程代码经常在2核机器上死锁。

同时，如果你为每个任务创建一个线程池，并且它们堆叠在一起，你最终会颠簸 CPU。

请注意，该标准对您实际可以期望的线程数含糊不清运行。虽然 std async 必须表现得“好像”你创建了一个新的 std 线程，但实际上这只意味着它们必须重新初始化并销毁任何 thread_local 对象。

标准中有最终进度保证，但我发现在使用 std::async 时在实际实现中违反了它们。所以我现在避免直接使用它。

std::thread 运行速度比 std::future 慢很多

std::thread runs A LOT slower than std::future

c++

multithreading

future

c++11

stdthread

编辑：