编程之美

Chapter 0：

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Nothing replaces hard work.

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行

1.知己（能力、兴趣、方向）知彼（文化、战略、标准）

Chapter 1：

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1.1 CPU占用率曲线

Task:
任务管理器中的CPU占用率曲线：

1. 直线，固定在50%
2. 直线，参数范围（1-100）
3. 正弦曲线

环境：

观察：
打开任务管理器，监测CPU使用率。根据肉眼观察，曲线一秒更新一次。
CPU占用为0时，是System Idle Process 占用了CPU的空闲时间。

闲下来：
进程或者在等待用户输入，或者在等待某些事件的发生，或者主动进入休眠状态。

CPU占用率：
在任务管理器的一个刷新周期内，CPU忙(执行应用程序)的时间和刷新周期总时间的比率，就是CPU的占用率。

测试：

• 只打开idea和任务管理器时，CPU利用率如下：

  
  
  
  
  

  CPU占用率稳定在5-8%左右，但是过几秒会出现20%左右的未知原因的峰值，暂称之为“大狗牙”

补充：
通过观察任务管理器，发现“大狗牙”是“服务和控制器应用”、“桌面窗口管理器”、“System”和任务管理器自身等几个系统进程占用了CPU

• 启动一个死循环线程

        Thread t1 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                }
            }
        };
        t1.start();

CPU占用率如下：

CPU占用率稳定在32%左右，大狗牙为49%

• 启动两个死循环线程

        Thread t1 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                }
            }
        };
        Thread t2 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                }
            }
        };
        t1.start();
        t2.start();

CPU占用率如下：

CPU占用率稳定在57%左右，大狗牙为70%

• 同理，启动三个死循环线程，CPU占用率如下：

CPU占用率稳定在80%左右，大狗牙为91%

• 启动四个死循环线程，CPU占用率如下：

CPU占用100%

对于四核四线程的CPU，启动四个死循环线程，每个线程分别可以占满25%的CPU占用率。故我们可以调控每个线程的CPU占用，来达到总计50%的CPU占用率。

根据当前测试环境的情况，我们可以使用一个线程占满25%的CPU占用率，另一个线程占用20%的CPU占用率来实现近似50%占用率的目标。

上边我们通过空循环占用满了25%的CPU使用率，如何让一个线程占用20/25=80%的单个内核使用率呢？

按照书中的介绍，要操纵CPU的使用率曲线，就需要使CPU在一段时间内（根据Task Manager的采样率）跑busy和idle两个不同循环（loop），从而通过不同的时间比例，来调节CPU使用率。

书中提及的空循环汇编代码：

next:
mov  eax, dword ptr [i]  ; i 放入寄存器
add  eax, 1              ; 寄存器加 1
mov  dword ptr [i], eax  ; 寄存器赋回 i
cmp  eax, dword ptr [n]  ; 比较 i 和 n 
jl   next                ; i 小于 n 时重复循环

我的CPU是3.19 GHz，即3.19 * 10 的9次方个时钟周期/秒
现代CPU每个时钟周期可以执行两条以上代码，取平均值两条
有共计5条代码
于是有(3 190 000 000 * 2) / 5 = 1 276 000 000，也就是说CPU一秒可以执行空循环
1 276 000 000次，降低两个数量级，令 n = 12 760 000，相应的睡眠时间改为 10 毫秒（10毫秒比较接近Windows的调度时间片）

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