C++并行开发1-并发基本概念及实现，进程、线程基本概念

前言

C++多线程是实际工程经验中必不可少的一个技能点，因此学习C++多线程是非常有必要的。
本次整理的笔记，主要参考B站视频，以及CSDN博客，对C++多线程进行整理。

1、并发基本概念及实现，进程线程基本概念

1.1 并发

• 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），切换（上下文切换）时要保存变量的状态、执行进度等，存在时间开销；
• 随着硬件发展，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（一个CPU内有多个运算核心，对于操作系统来说，每个核心都是作为单独的CPU对待的）：双核，4核，8核，10核（自己的笔记本是4核8线程的）。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

1.2 可执行程序

• 磁盘上的一个文件，windows下，扩展名为.exe；linux下，ls -la，rwx（可读可写可执行）

1.3 进程

运行一个可执行程序，在windows下，可双击；在linux下，./文件名
进行，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），都有唯一的一个主线程
• b) 当执行可执行程序时，产生一个进程后，这个主线程就随着这个进程默默启动起来了
• ctrl+F5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：用来执行代码的。线程这个东西，可以理解为一条代码的执行通路

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• 除了主线程之外，可以通过写代码来创建其他线程，其他线程走的是别的道路，甚至区不同的地方
• 每创建一个新线程，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）

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• 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（大约1M），线程之间的切换要保存很多中间状态，切换也会耗费本该属于程序运行的时间
• 多线程（并发）

必须使用多线程的一个例子

二、并发的实现方法

实现并发的手段： a）通过多个进程实现并发 b）在单独的进程中，写代码创建除了主线程之外的其他线程来实现并发

2.1 多进程并发

• 启动word是一个进程，启动浏览器也是一个进程
• 比如账号服务器一个进程，游戏服务器一个进程。
• 服务器进程之间存在通信（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

• 线程：感觉像是轻量级的进程。每个进程有自己独立的运行路径，但一个进程中的所有线程共享地址空间（共享内存），全局变量、全局内存、全局引用都可以在线程之间传递，所以多线程开销远远小于多进程
• 多线程的共享数据有数据一致性控制问题
• 多进程并发核多线程并发可以混合使用，但建议优先考虑多线程技术

2.3 总结

• 多线程和多进程相比的优点

1. 线程启动更快，更加轻量级；
2. 启动系统资源更少，执行速度更快
3. 不同线程之前数据交互更加方便

• 多线程和多进程相比的缺点 数据一致性问题

三、 C++新标准

• 以往 windows：CreateThread(), _beginthread(),_beginthreadexe()创建线程；linux：pthread_create()创建线程；不能跨平台 临界区，互斥量 POSIX thread(pthread):跨平台，但要做一番配置，也不方便
• C++11 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），这大大减少开发人员的工作量

参考：

视频：c++11并发与多线程视频课程
CSDN博客