【C++并发与多线程】 1_并发基本概念及实现，进程、线程基本概念

并发、进程、线程的基本概念和综述

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。
• 以往计算机为单核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“任务切换”，这并不是真正的并发。同时任务切换需要保存与恢复任务上下文，存在时间开销。
• 随着硬件发展，出现了多处理器（多核）计算机，能够实现真正的并行任务处理（硬件并发）。
• 使用并发的原因：可以同时处理多个任务，提高处理性能。

程序

• 程序是计算机存储系统中的数据文件

  • 源代码程序：文本文件，描述程序行为和功能
  • 可执行程序：二进制文件，直接加载并执行

进程

• 广义概念：程序关于某个数据集合的一次运行活动
• 侠义概念：程序被加载到内存中执行得到进程

程序和进程的区别

• 程序是硬盘中静态的文件
• 进程是内存中动态的运行实体

进程和线程的区别

• 一个程序可能对应多个进程

  • 一个程序多次运行，每次产生一个进程

• 一个进程可能包含多个程序

  • 一个程序依赖多个其它动态库

在当代操作系统中，资源分配的基本单位是进程；而 CPU 调度执行的基本单位是线程

线程

• 进程内的一个执行单元
• 操作系统中一个可调度实体
• 进程中相对独立的一个控制流序列

深入理解进程和线程

• 进程中可以存在多个线程共享进程资源
• 线程是被调度的执行单元，而进程不是调度单元
• 线程不能脱离进程单独存在，只能依赖于进程运行
• 线程有生命期，有诞生和死亡
• 任意线程都可以常见其它新的线程
• 每个进程都有一个唯一的主线程（进程被创建时，主线程启动执行 main 函数）

并发的实现方法

• 通过多个进程实现并发。
• 在单独的进程中，写代码创建除了主线程之外的其它线程实现并发。

多进程并发

• 例：启动word和网页浏览器同时处理不同任务。

• 进程之间的通讯方式

  • 同一电脑：管道、文件、消息队列、共享内存、socket通讯
  • 不同电脑：socket 通讯

多线程并发

• 每个线程可有自己独立的运行路径
• 同一进程中所有线程共享地址空间（共享内存）。全局变量、指针、引用等可以在线程之间传递，通讯开销远远小于进程。
• 线程并不是越多越好，线程需要独立的堆栈空间，同时线程切换时会消耗执行时间。

总结

• 多进程并发和多线程并发可以混合使用，但建议优先考虑多线程技术。

C++11 新标准线程库

• 经典开发方式

  • indow: CreateThread(), _beginthread(),_beginthreadexe()
  • linux ： pthread_create();
  • posix thread (跨平台，需要最基础配置)

• C++11及后续

  • 语言层面支持多线程，意味着可跨平台，减少开发人员工作两。