UNIX网络编程——线程池模式比较（ICE线程池模型和L/F领导者跟随者模式）
程池模式一般分为两种：L/F领导者与跟随者模式、HS/HA半同步/半异步模式。
HS/HA 半同步/ 半异步模式 ：分为三层，同步层、队列层、异步层，又称为生产者消费者模式，主线程处理I/O事件并解析然后再往队列丢数据，然后消费者读出数据进行应用逻辑处理；
优点：简化编程将低层的异步I/O和高层同步应用服务分离，且没有降低低层服务性能。集中层间通信。
缺点：需要线程间传输数据，因此而带来的动态内存分配，数据拷贝，语境切换带来开销。高层服务不可能从底层异步服务效率中获益。
L/F 领导者跟随者模式 ：在LF线程池中，线程可处在3种线程状态之一： leader、follower或processor。处于leader状态的线程负责监听网络端口，当有消息到达时，该线程负责消息分离，并从处于 follower状态中的线程中按照某种机制如FIFO或基于优先级等选出一个来当新的leader，然后将自己设置为processor状态去分配和处 理该事件。处理完毕后线程将自身的状态设置为follower状态去等待重新成为leader。在整个线程池中同一时刻只有一个线程可以处于leader 状态，这保证了同一事件不会被多个线程重复处理。
缺点：实现复杂性和缺乏灵活性；
优点：增强了CPU高速缓存相似性，消除了动态内存分配和线程间的数据交换。
两种模式性能分析：
L/F模式处理一个消息的时间为多路分离、分配、处理的时间，加上线程管理时间，LF中多个线程共享一个事件源，所以，需要协调它们间的行为，即 有同步开销，L/F同步开销仅为申请/释放锁的开销，在LF处理请求过程中并不需要线程上下文切换，但是在线程由follower成为leader时需要 进行线程上下文切换，所以当两个请求同时到达时，这种上下文切换会影响第二个请求的处理时间，也会带来一定的上下文开销。
T（L/F）=T（多路分离）+T（分配）+T（处理）+T（同步）+T（上下文）
HS/HA模式监听线程和工作线程间通过一个消息队列来交换数据。这会带来数据传递开销，。同时，监听线程和工作线程都需要去访问消息队列，造成 了资源的竞争，需要额外的同步机制来协调他们的行为，包括监听线程获取和释放资源锁，对应的工作线程获取和释放资源锁，以及监听线程在将一个请求放入队列 后通知工作线程带来的开销，我们称此为同步开销，HS/HA模式的同步开销大于L/F的同步开销，。一个请求由监听线程负责放入消息队列，但是却由工作线 程来处理，所以，每个请求都会造成一次线程上下文切
换，由此带来的开销我们称为上下文开销。
T （H/H）=T（多路分离）+T（分配）+T（处理）+T（同步）+T（数据传递）+T（上下文）
从上面分析可以看出没有并发情况下L/F模式线程池模式性能优于HS/HA模式。
并发性能分析：
T（多路分离）、T（分配）：LF和HH中把每一个消息的到来当作一个事件来处理。事件分配所做的工作是在一个事件处理器注册表中为一个事件查找 事件处理器。这一步骤花费的时间随着当前注册的事件处理器的个数变化。当线程池接受用户连接请求后会为每一个连接注册一个事件处理器，所有通过该连接发来 的请求都将由同一个事件处理器来处理。而事件处理器表采用一个平衡二叉树来实现。因此，事件分配的时间可以认为是随着并发用户数的增大而增大；
T（处理）处理消息和管理线程所需的时间都不受并发用户数的影响。
T（线程管理），多线程带来的线程管理开销只会随着线程池中线程数而变化，相对固定。
LF和HH的吞吐量会随着并发用户数的增加而增加。当并发用户数达到一定数量时，CPU成为系统瓶颈，此后增大并发用户数不仅不能增加并发处理的请求个数，反而会加大多路分离和分配的时间，从而使得系统吞吐量下降。
最佳性能时线程线：
随着线程数的增多吞吐量不断增大，当达到最大值后有一个短暂的保持阶段，此后继续增大线程数反而会使得吞吐量减小。而且当请求类型为计算密集型时线程数对
HH 的吞吐量的影响并不是很明显。原因是HH线程池在增加线程数时线程管理开销也有较大幅度的增加。因此，通过增大线程数来改善系统性能对HH来说并不是一种有效的方法。
HS/HA 半同步/ 半异步模式 ：分为三层，同步层、队列层、异步层，又称为生产者消费者模式，主线程处理I/O事件并解析然后再往队列丢数据，然后消费者读出数据进行应用逻辑处理；
优点：简化编程将低层的异步I/O和高层同步应用服务分离，且没有降低低层服务性能。集中层间通信。
缺点：需要线程间传输数据，因此而带来的动态内存分配，数据拷贝，语境切换带来开销。高层服务不可能从底层异步服务效率中获益。
L/F 领导者跟随者模式 ：在LF线程池中，线程可处在3种线程状态之一： leader、follower或processor。处于leader状态的线程负责监听网络端口，当有消息到达时，该线程负责消息分离，并从处于 follower状态中的线程中按照某种机制如FIFO或基于优先级等选出一个来当新的leader，然后将自己设置为processor状态去分配和处 理该事件。处理完毕后线程将自身的状态设置为follower状态去等待重新成为leader。在整个线程池中同一时刻只有一个线程可以处于leader 状态，这保证了同一事件不会被多个线程重复处理。
缺点：实现复杂性和缺乏灵活性；
优点：增强了CPU高速缓存相似性，消除了动态内存分配和线程间的数据交换。
两种模式性能分析：
L/F模式处理一个消息的时间为多路分离、分配、处理的时间，加上线程管理时间，LF中多个线程共享一个事件源，所以，需要协调它们间的行为，即 有同步开销，L/F同步开销仅为申请/释放锁的开销，在LF处理请求过程中并不需要线程上下文切换，但是在线程由follower成为leader时需要 进行线程上下文切换，所以当两个请求同时到达时，这种上下文切换会影响第二个请求的处理时间，也会带来一定的上下文开销。
T（L/F）=T（多路分离）+T（分配）+T（处理）+T（同步）+T（上下文）
HS/HA模式监听线程和工作线程间通过一个消息队列来交换数据。这会带来数据传递开销，。同时，监听线程和工作线程都需要去访问消息队列，造成 了资源的竞争，需要额外的同步机制来协调他们的行为，包括监听线程获取和释放资源锁，对应的工作线程获取和释放资源锁，以及监听线程在将一个请求放入队列 后通知工作线程带来的开销，我们称此为同步开销，HS/HA模式的同步开销大于L/F的同步开销，。一个请求由监听线程负责放入消息队列，但是却由工作线 程来处理，所以，每个请求都会造成一次线程上下文切
换，由此带来的开销我们称为上下文开销。
T （H/H）=T（多路分离）+T（分配）+T（处理）+T（同步）+T（数据传递）+T（上下文）
从上面分析可以看出没有并发情况下L/F模式线程池模式性能优于HS/HA模式。
并发性能分析：
T（多路分离）、T（分配）：LF和HH中把每一个消息的到来当作一个事件来处理。事件分配所做的工作是在一个事件处理器注册表中为一个事件查找 事件处理器。这一步骤花费的时间随着当前注册的事件处理器的个数变化。当线程池接受用户连接请求后会为每一个连接注册一个事件处理器，所有通过该连接发来 的请求都将由同一个事件处理器来处理。而事件处理器表采用一个平衡二叉树来实现。因此，事件分配的时间可以认为是随着并发用户数的增大而增大；
T（处理）处理消息和管理线程所需的时间都不受并发用户数的影响。
T（线程管理），多线程带来的线程管理开销只会随着线程池中线程数而变化，相对固定。
LF和HH的吞吐量会随着并发用户数的增加而增加。当并发用户数达到一定数量时，CPU成为系统瓶颈，此后增大并发用户数不仅不能增加并发处理的请求个数，反而会加大多路分离和分配的时间，从而使得系统吞吐量下降。
最佳性能时线程线：
随着线程数的增多吞吐量不断增大，当达到最大值后有一个短暂的保持阶段，此后继续增大线程数反而会使得吞吐量减小。而且当请求类型为计算密集型时线程数对
HH 的吞吐量的影响并不是很明显。原因是HH线程池在增加线程数时线程管理开销也有较大幅度的增加。因此，通过增大线程数来改善系统性能对HH来说并不是一种有效的方法。
