[C++ 多线程] 学习前瞻

1 多线程是什么？

1.1 多线程的概念？

说起多线程，那么就不得不说什么是线程，而说起线程，又不得不说什么是进程。

进程可以简单的理解为一个可以独立运行的程序单位，它是线程的集合，进程就是有一个或多个线程构成的。而线程是进程中的实际运行单位，是操作系统进行运算调度的最小单位。可理解为线程是进程中的一个最小运行单元。

那么多线程就很容易理解：多线程就是指一个进程中同时有多个线程正在执行。

为什么要使用多线程？

在一个程序中，有很多的操作是非常耗时的，如数据库读写操作，IO操作等，如果使用单线程，那么程序就必须等待这些操作执行完成之后才能执行其他操作。使用多线程，可以在将耗时任务放在后台继续执行的同时，同时执行其他操作。
可以提高程序的效率。
在一些等待的任务上，如用户输入，文件读取等，多线程就非常有用了。

缺点：

使用太多线程，是很耗系统资源，因为线程需要开辟内存。更多线程需要更多内存。
影响系统性能，因为操作系统需要在线程之间来回切换。
需要考虑线程操作对程序的影响，如线程挂起，中止等操作对程序的影响。
线程使用不当会发生很多问题。

总结：多线程是异步的，但这不代表多线程真的是几个线程是在同时进行，实际上是系统不断地在各个线程之间来回的切换（因为系统切换的速度非常的快，所以给我们在同时运行的错觉）。

1.2 并行、并发、高并发等概念

并行：多个CPU实例或多台机器同时执行一段处理逻辑，是真正的同时。

并发：通过CPU调度算法，让用户看上去同时执行，实际上CPU操作层面不是真正的同时。

并发时如果操作了公用资源，可能产生线程安全问题。

线程安全：多个线程操作公用资源，有可能产生安全问题。

高并发：高并发指的是是一种系统运行过程中遇到的一种“短时间内遇到大量操作请求”的情况，主要发生在web系统集中大量访问或者socket端口集中性收到大量请求（例如：12306的抢票情况；天猫双十一活动）。该情况的发生会导致系统在这段时间内执行大量操作，例如对资源的请求，数据库的操作等。如果高并发处理不好，不仅仅降低了用户的体验度（请求响应时间过长），同时可能导致系统宕机，严重的甚至导致OOM异常，系统停止工作等。如果要想系统能够适应高并发状态，则需要从各个方面进行系统优化，包括，硬件、网络、系统架构、开发语言的选取、数据结构的运用、算法优化、数据库优化……。

1.3 多线程与高并发的联系。

多线程只是在同/异步角度上解决高并发问题的其中的一个方法手段，是在同一时刻利用计算机闲置资源的一种方式。

多线程在高并发问题中的作用就是充分利用计算机资源，使计算机的资源在每一时刻都能达到最大的利用率，不至于浪费计算机资源使其闲置。

2 多线程与多进程，选择谁？

下面是本人从知乎-pansz上转载的一个答案，非常通俗地回答了这个问题。

单进程单线程：一个人在一个桌子上吃菜。
单进程多线程：多个人在同一个桌子上一起吃菜。
多进程单线程：多个人每个人在自己的桌子上吃菜。

多线程的问题是多个人同时吃一道菜的时候容易发生争抢，例如两个人同时夹一个菜，一个人刚伸出筷子，结果伸到的时候已经被夹走菜了。。。此时就必须等一个人夹一口之后，在还给另外一个人夹菜，也就是说资源共享就会发生冲突争抢。

1。对于 Windows 系统来说，【开桌子】的开销很大，因此 Windows 鼓励大家在一个桌子上吃菜。因此 Windows 多线程学习重点是要大量面对资源争抢与同步方面的问题。

2。对于 Linux 系统来说，【开桌子】的开销很小，因此 Linux 鼓励大家尽量每个人都开自己的桌子吃菜。这带来新的问题是：坐在两张不同的桌子上，说话不方便。因此，Linux 下的学习重点大家要学习进程间通讯的方法。

开桌子的意思是指创建进程。开销这里主要指的是时间开销。
可以做个实验：创建一个进程，在进程中往内存写若干数据，然后读出该数据，然后退出。此过程重复 1000 次，相当于创建/销毁进程 1000 次。在我机器上的测试结果是：
UbuntuLinux：耗时 0.8 秒
Windows7：耗时 79.8 秒
两者开销大约相差一百倍。
这意味着，在 Windows 中，进程创建的开销不容忽视。换句话说就是，Windows 编程中不建议你创建进程，如果你的程序架构需要大量创建进程，那么最好是切换到 Linux 系统。

大量创建进程的典型例子有两个，一个是 gnu autotools 工具链，用于编译很多开源代码的，他们在 Windows 下编译速度会很慢，因此软件开发人员最好是避免使用 Windows。另一个是服务器，某些服务器框架依靠大量创建进程来干活，甚至是对每个用户请求就创建一个进程，这些服务器在 Windows 下运行的效率就会很差。这"可能"也是放眼全世界范围，Linux 服务器远远多于 Windows 服务器的原因。

再次补充：如果你是写服务器端应用的，其实在现在的网络服务模型下，开桌子的开销是可以忽略不计的，因为现在一般流行的是按照 CPU 核心数量开进程或者线程，开完之后在数量上一直保持，进程与线程内部使用协程或者异步通信来处理多个并发连接，因而开进程与开线程的开销可以忽略了。
另外一种新的开销被提上日程：核心切换开销。
现代的体系，一般 CPU 会有多个核心，而多个核心可以同时运行多个不同的线程或者进程。当每个 CPU 核心运行一个进程的时候，由于每个进程的资源都独立，所以 CPU 核心之间切换的时候无需考虑上下文。
当每个 CPU 核心运行一个线程的时候，由于每个线程需要共享资源，所以这些资源必须从 CPU 的一个核心被复制到另外一个核心，才能继续运算，这占用了额外的开销。换句话说，在 CPU 为多核的情况下，多线程在性能上不如多进程。
因而，当前面向多核的服务器端编程中，需要习惯多进程而非多线程。

参考：

汪同学