一:并发、进程的基本概念
并发,线程进程要求必须掌握;
(1.1)并发
两个或者更多任务(独立的活动)同时发生(进行):一个程序同时执行多个独立的任务
以前计算机单核cpu(中央处理器)某一时刻只能执行一个任务:由操作系统调度,每秒钟进行多次所谓的任务切换。
并发的假象(不是正真的并发);这种切换(上下文切换)是有时间开销的,比如操作系统要保存你切换时的各种状态。
执行进度等信息,都需要时间,一会切换回来的时候需要回复这些信息。
硬件发展,出现了多处理器计算机:用于服务器和高性能计算领域。
台式机:在一块芯片上有多核(多个)cpu:双核,四核,8核...
这时就能够正真的执行多任务(硬件并发);
使用并发的原因:主要就是同时可以干多个事,提高性能;
(1.2)可执行程序
磁盘上的一个文件,windows下,一个扩展名为.exe的。
linux下ls -la 有 rwxrwxrwx 可执行权限。
(1.3)进程:可执行程序是可以运行的
windows下,双击一个可执行程序来运行
linux下 ./文件名 ./a;
一个可执行程序运行起来了,叫做创建了一个进程;
进程就是一个运行起来的可执行程序;
(1.4)线程:
a)每个进程(执行起来的可执行程序),都有一个主线程,这个主线程是唯一的,也就是一个进程中只能有一个主线程。
b)当你执行一个可执行程序,产生一个进程后,这个主线程就随着这个进程默默的启动起来了。
实际上运行这个程序的时候,实际上是进程的主线程来执行(调用)这个main函数中的代码;
线程与进程唇齿相依,你中有我,我中有你。
线程:就是用来执行代码的。
线程这个东西可以理解成,一条代码的执行通路。
除了主线程之外,我们可以通过自己写代码来创建其它线程,其它线程走的是别的道路。完成不同的目的
每创建一个新线程,我就可以在同一时刻,多干一个不同的事(多走一条不同的代码执行路径)
多线程(并发)
线程并不是越多越好,每个线程买都需要一个独立的堆栈空间,线程间的切换需要保存很多中间状态;
会耗费本该属于程序运行的时间;
总结线程:
线程是用来执行代码的;
把线程这个东西理解成一条代码的执行通路,一个新线程代表一条新的通路。
一个进程自动包含一个主线程,主线程随着进程默默的启动并运行,我们可以通过编代码来创建其他线程(非主线程)
但是创建的数量不建议超过200~300个,至于多少个合适,需要根据实际情况优化。
因为主线程是自动启动的,所以一个进程中最少有一个线程(主线程)进程和线程感觉就是地位和儿子的关系
说白了:多线程程序可以同时干多个事,所以运行效率比较高,但是到底有多高,并不是一个很容易评估和量化的东西。
大家仍旧需要在实际项目中调整和优化;
(1.5)学习心得
开发多线程程序:是高级程序员的必备技能。
c++线程会涉及比较多的新概念,对于拿高薪特别关键,不要急于求成。
二:并发的实现方法
两个或者更多的任务(独立的活动)同时发生(进行)
实现并发的手段:
a)我们通过多个进程实现并发。
b)在单独的进程中,我创建多个线程来实现并发;自己写代码来创建除了主线程之外的其它线程;
(2.1)多进程并发
word启动后就是一个进程,ie浏览器启动后就是一个进程
账号服务器,游戏逻辑服务器,服务器进程之间的通信。
进程之间的通信(同一个电脑上:管道,文件,消息队列,共享内存);
不同电脑上:socket通信技术;
(2.2)多线程并发:单个进程中,创建了多个线程。
线程:感觉像轻量级的进程,每个线程都有自己独立的运行路径,但是一个进程中的所有线程共享地址空间(共享内存);
全局变量,指针,引用都可以在线程中传递,所以:使用多线程开销远远小于多进程。
共享内存带来新问题,数据一致性问题:线程A,线程B;
多进程并发和多线程并发虽然可以混合使用,但是老师建议,优先考虑多线程技术,而不是多进程;
本文中主要是讲多线程并发。
(2.3)总结:
和进程比,线程有如下优点:
(1)线程启动速度更快,更轻量级;
(2)系统资源开销更少,执行速度更快,比如共享内存这种通信方式比其他任何通信方式都快。
缺点
(a)使用有一定的难度,需要小心处理数据的一致性问题。
三:c++11 标准线程库
windows: CreateThread(), _beginthread(),_beginthreadex()创建线程
linux: pthread_create()创建线程
临界区,互斥量;
以往的多线程代码不能跨平台;
POSIX thread(pthread);跨平台;但是需要做一番配置,所以用起来它也不是那么方便。
从c++11 新标准,c++语言本身增加对多线程的支持,意味着可移植性(跨平台);这就大大减少开发人员的工作量。