计算机中无处不在的“预制菜”

我是cloud3，

今天聊聊计算机中无处不在的“预制菜”，

后面还会聊计算机中无处不在的“虚拟化”

先举个例子：

你发了工资先向微信钱包里转了一万零花钱，每次微信支付时就用微信钱包里的钱。

假如你没向钱包里转钱，每次微信支付时要向绑定的银行卡申请支付。

后一种方式多了一步微信和银行的沟通成本，而且去银行打印流水时那流水单老长了。

内存池就是这种预制思想

程序提前申请一块大内存由自己的内存池管理，并分成小块使用。程序使用完小块内存之后将内存归还到内存池中（并没有真正的从系统释放），当程序再次请求内存时，内存池将池中的可用内存块分给程序使用。

当内存池不够用了，还可以动态扩大内存池。

这样有个好处：一次性向内存申请一块大的内存慢慢使用，避免了频繁的向内存请求内存操作，提高内存分配的效率。当然内存池还可以降低内碎片问题。

其他预制菜

提前给程序准备足够多的资源，以备不时之需，这就是池化技术。

除了上面的内存池，还有线程池、连接池等。

线程池主要思想是：先创建若干的线程，让它们处于睡眠状态，当有任务要执行时，唤醒池中某个睡眠的线程来处理任务，处理完任务后，该线程又进入睡眠。这样的好处就是不需要频繁的创建线程了。

连接池主要用在网络通信上，主要思想是：先建立好一堆长连接放到连接池中，比如tcp连接、websocket连接等，即取即用，用完放回。

长连接的建立需要进行三次握手，而连接的释放需要进行四次握手，所以连接池的即取即用和用完放回的特性，避免了大量握手操作，节省了系统资源。

预制思想无处不在

再看刚才的例子，平时你经常用微信抢红包，强的红包钱都存在了微信钱包里，而不是每次都把红包在转回你的银行卡。因为下次再用时更方便。

这不就是缓存嘛。

我们经常见到：数据库缓存池、磁盘缓存、CPU的高速缓存、CPU的快表。

以PCU的高速缓存为例：当CPU读写内存时，首先从高速缓存中找，如果高速缓存中不存在，就去主内存中找。从内存中找到的数据就缓存到高速缓存中，下次再使用就会Cache命中，不再去内存中找了。

这些都是用完了不还，下次接着用的思想。

CPU中也能预制

了解编译器的朋友知道在编译器中可以做静态分支预测，与之类似的在CPU内部可以动态分支预测。下面简单说一下分支预测。

如果CPU没有分支预测，流水线如下：

取指-译码-重命名-分发-发射-执行-写回-提交

CPU有分支预测，流水线如下：

取指-分支预测-译码-重命名-分发-发射-执行-写回-提交

没有分支预测，分支指令要到执行阶段才能知道分支目标是哪里，取指到发射数个周期之间都没有事情可以做，因为没有确定下一条指令的pc值之前，是无法对下一条指令进行取指的。

有了分支预测，在分支得到结果之前能预测到后续指令的pc值，并按照分支预测的结果执行，预测对了这部分执行就可以继续，预测错了，执行的部分就没有用了，流水线就需要清空，重新从正确的分支执行。

所以分支预测是优化CPU流水线的一种手段，从这个角度上讲也是一种预制菜技术。

计算机中类似的预制思想还有很对，你还用过哪些预制菜，可以留言讨论。

我是cloud3，

今天聊了计算机中无处不在的“预制菜”

后面再聊聊计算机中无处不在的“虚拟化”