转载 多线程的那点事基础篇

Cand

多线程编程是现代软件技术中很重要的一个环节。要弄懂多线程，这就要牵涉到多进程？当然，要了解到多进程，就要涉及到操作系统。不过大家也不要紧张，听我慢慢道来。这其中的环节其实并不复杂。

    （1）单CPU下的多线程
     在没有出现多核CPU之前，我们的计算资源是唯一的。如果系统中有多个任务要处理的话，那么就需要按照某种规则依次调度这些任务进行处理。什么规则呢？可以是一些简单的调度方法，比如说
    1）按照优先级调度
    2）按照FIFO调度
    3）按照时间片调度等等
    当然，除了CPU资源之外，系统中还有一些其他的资源需要共享，比如说内存、文件、端口、socket等。既然前面说到系统中的资源是有限的，那么获取这些资源的最小单元体是什么呢，其实就是进程。
    举个例子来说，在linux上面每一个享有资源的个体称为task_struct，实际上和我们说的进程是一样的。我们可以看看task_struct（linux 0.11代码）都包括哪些内容，

1. print?struct task_struct {   
   
2. /* these are hardcoded - don't touch */   
   
3.     long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */   
   
4.     long counter;   
   
5.     long priority;   
   
6.     long signal;   
   
7.     struct sigaction sigaction[32];   
   
8.     long blocked;   /* bitmap of masked signals */   
   
9. /* various fields */   
   
10.     int exit_code;   
    
11.     unsigned long start_code,end_code,end_data,brk,start_stack;   
    
12.     long pid,father,pgrp,session,leader;   
    
13.     unsigned short uid,euid,suid;   
    
14.     unsigned short gid,egid,sgid;   
    
15.     long alarm;   
    
16.     long utime,stime,cutime,cstime,start_time;   
    
17.     unsigned short used_math;   
    
18. /* file system info */   
    
19.     int tty;        /* -1 if no tty, so it must be signed */   
    
20.     unsigned short umask;   
    
21.     struct m_inode * pwd;   
    
22.     struct m_inode * root;   
    
23.     struct m_inode * executable;   
    
24.     unsigned long close_on_exec;   
    
25.     struct file * filp[NR_OPEN];   
    
26. /* ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss */   
    
27.     struct desc_struct ldt[3];   
    
28. /* tss for this task */   
    
29.     struct tss_struct tss;   
    
30. };  
    

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每一个task都有自己的pid，在系统中资源的分配都是按照pid进行处理的。这也就说明，进程确实是资源分配的主体。
    这时候，可能有朋友会问了，既然task_struct是资源分配的主体，那为什么又出来thread？为什么系统调度的时候是按照thread调度，而不是按照进程调度呢？原因其实很简单，进程之间的数据沟通非常麻烦，因为我们之所以把这些进程分开，不正是希望它们之间不要相互影响嘛。
    假设是两个进程之间数据传输，那么需要如果需要对共享数据进行访问需要哪些步骤呢，
    1）创建共享内存
    2）访问共享内存->系统调用->读取数据
    3）写入共享内存->系统调用->写入数据
    要是写个代码，大家可能就更明白了，

1. #include <unistd.h>   
   
2. #include <stdio.h>   
   
3.    
   
4. int value = 10;   
   
5.    
   
6. int main(int argc, char* argv[])   
   
7. {   
   
8.     int pid = fork();   
   
9.     if(!pid){   
   
10.         Value = 12;   
    
11.         return 0;   
    
12.     }   
    
13.     printf("value = %d\n", value);   
    
14.     return 1;   
    
15. }  
    

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上面的代码是一个创建子进程的代码，我们发现打印的value数值还是10。尽管中间创建了子进程，修改了value的数值，但是我们发现打印下来的数值并没有发生改变，这就说明了不同的进程之间内存上是不共享的。
    那么，如果修改成thread有什么好处呢？其实最大的好处就是每个thread除了享受单独cpu调度的机会，还能共享每个进程下的所有资源。要是调度的单位是进程，那么每个进程只能干一件事情，但是进程之间是需要相互交互数据的，而进程之间的数据都需要系统调用才能应用，这在无形之中就降低了数据的处理效率。


    （2）多核CPU下的多线程
    没有出现多核之前，我们的CPU实际上是按照某种规则对线程依次进行调度的。在某一个特定的时刻，CPU执行的还是某一个特定的线程。然而，现在有了多核CPU，一切变得不一样了，因为在某一时刻很有可能确实是n个任务在n个核上运行。我们可以编写一个简单的open mp测试一下，如果还是一个核，运行的时间就应该是一样的。

1. [cpp] view plaincopyprint?#include <omp.h>   
   
2. #define MAX_VALUE 10000000   
   
3.    
   
4. double _test(int value)   
   
5. {   
   
6.     int index;   
   
7.     double result;   
   
8.    
   
9.     result = 0.0;   
   
10.     for(index = value + 1; index < MAX_VALUE; index +=2 )   
    
11.         result += 1.0 / index;   
    
12.    
    
13.     return result;   
    
14. }   
    
15.    
    
16. void test()   
    
17. {   
    
18.     int index;   
    
19.     int time1;   
    
20.     int time2;   
    
21.     double value1,value2;   
    
22.     double result[2];   
    
23.    
    
24.     time1 = 0;   
    
25.     time2 = 0;   
    
26.    
    
27.     value1 = 0.0;   
    
28.     time1 = GetTickCount();   
    
29.     for(index = 1; index < MAX_VALUE; index ++)   
    
30.         value1 += 1.0 / index;   
    
31.    
    
32.     time1 = GetTickCount() - time1;   
    
33.    
    
34.     value2 = 0.0;   
    
35.     memset(result , 0, sizeof(double) * 2);   
    
36.     time2 = GetTickCount();   
    
37.    
    
38. #pragma omp parallel for   
    
39.     for(index = 0; index < 2; index++)   
    
40.         result[index] = _test(index);   
    
41.    
    
42.     value2 = result[0] + result[1];   
    
43.     time2 = GetTickCount() - time2;   
    
44.    
    
45.     printf("time1 = %d,time2 = %d\n",time1,time2);   
    
46.     return;   
    
47. }  

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（3）多线程编程
为什么要多线程编程呢？这其中的原因很多，我们可以举例解决
    1）有的是为了提高运行的速度，比如多核cpu下的多线程
    2）有的是为了提高资源的利用率，比如在网络环境下下载资源时，时延常常很高，我们可以通过不同的thread从不同的地方获取资源，这样可以提高效率
    3）有的为了提供更好的服务，比如说是服务器
    4）其他需要多线程编程的地方等等

ZealotMaster

{:3_227:}您能先把我的贴子过了不？

匆匆

越看越糊涂

毒酒

还是有点看不懂,唉,要继续学习了,

按键结合体

晕 看了才知道是 C++多线程  有易语言多线程的教程嘛