UNIX(多线程):02---并发基本概念及实现,进程、线程

并发

• 两个或者更多的任务（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。
• 以往计算机，单核cpu（中央处理器）—— 某一个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（不是真正的并发），这种切换（上下文切换）是要有时间开销的。
  • 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要复原这些信息。
• 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，4核，8核，10核......
  • 能够实现真正的并行执行多个任务（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。

可执行程序

• 磁盘上的一个文件：
  • windows下， 一个扩展名为. exe的。
  • linux（ ls -la查看）， rwxrwxrwx (x执行杈限)。

进程

• 进程，就是一个可执行程序运行起来了，就叫创建了一个进程。
• 进程，就是处于运行状态的可执行程序，是一个动态的概念。

线程

• 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，系统创建的。
• 当你执行要给可执行程序，产生了一个进程后，这个主线程就随着这个进程启动起来了。
  • 比如运行一个程序，实际上是进程的主线程来执行（调用）这个main函数中的代码。
  • 主线程与进程唇齿相依，有你必然有我，有我必然有你，没有我必然没有你。
  • 线程：用来执行代码的。
• 线程这个东西理解成一条代码的执行通路（道路）。

• 除了主线程之外，我们可以通过自己写代码来创建其他线程，其他线程走的是别的道路，甚至去不同的地方我每创建一个新线程，我就可以在同一个时刻，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，都需要一个独立的堆栈空间（1M），线程之间的切换要保存很多中间状态。
  • 切换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（道路），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，主线程随着进程黑默黑默的启动并运行，我们可以通过编码来创建多个其他线程（非主线程）
  • 但是创建的数量最大都不建议超过200-300个，至于到底多少个合适，在实际的项目中可以不断调整和优化。
• 因为主线程是自动启动的，所以一个进程中最少也是有一个线程（主线程）。进程和主线程感觉是参和儿子关系。
• 多线程程序可以同时干多个事，所以运行效率高。但是到底有多高，并不是一个很容易评估和量化的东西。
  • 仍旧需要在实际编程，实际项目中进行体会和调整优化。

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：
  • 通过多个进程实现并发。
  • 在单独的进程中，我们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他线程。

多进程并发

• 比如word启动后就是进程，ie浏览器启动后就是个进程。以及上面的案例账号服务器，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。

多线程并发

• 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，引用都可以在线程之间传递，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。
• 多进程并发和多线程并发虽然可以混合使用，建议优先考虑多线程技术手段而不是多进程。

总结

• 和进程比，线程如下优点：
  • 线程启动速度更快，更轻量级。
  • 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任何其他的通信方式都快。
• 缺点：
  • 使用有一定难度，要小心处理数据的一致性问题。

C++11新标准线程库

• 以往：windows平台：CreateThread（），_beginthred（），_beginthredeze）创建线程
  • linux平台：pthread_create（）：创建线程，涉及临界区，互斥量等。
  • 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），大大减少开发量。