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首先有一个直观的理解 1.进程就是运行中的程序 2.线程就是进程中的进程 操作系统中可以有多个进程一个进程中也可以有多个线程。 1.1 多线程并发 多进程并发是将一个应用程序划分为多个独立的进程每个进程只有一个线程这些独立的进程之间相互可以通信共同完成任务。操作系统常常对进程提供大量的保护机制避免出现一个进程修改其他进程的数据因此相对于多线程使用多进程更容易写出相对安全的代码。但这也造成了多进程并发存在两个不足之处
进程间的通信无论是使用信号、套接字、还是文件、管道等方式其使用要么比较复杂要么就是速度较慢或者两者兼而有之。运行多个线程需要操作系统花费很多资源进行管理。
在多个进程并发完成一个任务时常会出现操作同一个数据以及进程之间的相互通信因此多进程并发不是一个很好的选择。 1.2 多线程并发 多线程并发同一个进程中执行多个线程。
优点线程是轻量级的进程每个线程可以独立的运行不同的指令序列且线程不独立拥有资源依赖于创建它的进程而存在。 同一进程中的多个线程能够很方便的进行数据共享以及通信比进程更适用于并发操作。 不足缺少操作系统提供的保护机制。在多线程共享数据及通信时需程序员做更多的操作并且还需极力避免死锁。
二、Thead线程库的基本使用
2.1 创建线程 要创建线程我们需要一个可调用的函数或函数对象作为线程的入口点。 在C11中我们可以使用函数指针、函数对象或lambda表达式来实现。 创建线程的基本语法如下
#include threadstd::thread t(function_name, args...);function_name是线程入口点的函数或可调用对象args...是传递给函数的参数 创建线程后我们可以使用t.join()等待线程完成或者使用t.detach()分离线程让它在后台运行。 实例1 #include iostream#include threadusing namespace std;void doit() { cout World! endl; }int main() {thread a([] {cout Hello, flush;}), b(doit);a.join();b.join();return 0;}运行结果 上面两次结果并不相同这是因为多线程运行时是以异步方式执行的与我们平时写的同步方式不同。异步方式可以同时执行多条语句谁先执行得快谁先执行完。 实例2 #include iostream#include threadusing namespace std;void thread_1(){cout线程tendl;}void print_message(const string message) { cout message endl;cout 线程 t endl;}void increment(int x) { x;cout 线程 t2 endl;}int main() { cout 主线程1\n;thread t(thread_1);// 开启线程t调用thread_1()t.join();cout 子线程t结束\n;string message Hello, world!; thread t1(print_message, message);// 开启线程t1调用print_message()t1.join(); int x 0; thread t2(increment, ref(x));//开启线程t1调用increment() t2.join(); cout 子线程t2结束\n;cout x endl; cout 全部子进程结束\n;return 0;}运行结果 从上面结果我们很明显能看出使用t.join()后程序需要等待进程t结束后才会接着进行。 注意thread在传递参数时是以右值传递的。 我们在传递引用的时候需要用到std::ref和std::cref
std::ref 可以包装按引用传递的值。std::cref 可以包装按const引用传递的值。
2.2 join与detach方式 当线程启动后一定要在和线程相关联的thread销毁前确定以何种方式等待线程执行结束。比如上 例中的join。 • detach方式启动的线程自主在后台运行当前的代码继续往下执行不等待新线程结束。 • join方式等待启动的线程完成才会继续往下执行。 可以使用joinable判断是join模式还是detach模式。
示例1join举例 #include iostream#include threadusing namespace std;void thread_1() {while (1) {cout子线程1endl;}}void thread_2(int x) {while (1) {cout子线程2endl;}}int main() {thread first(thread_1);// 开启线程调用thread_1()thread second(thread_2, 100);// 开启线程调用thread_2(100)first.join(); // pauses until first finishes 这个操作完了之后才能destroyedsecond.join(); // pauses until second finishes//join完了之后才能往下执行。while (1) {std::cout 主线程\n;}return 0;}线程1和线程2写的是死循环那么在两个子线程没结束前主线程不会执行。
示例2detach举例 #include iostream#include threadusing namespace std;void thread_1() {while (1) {cout子线程1endl;}}void thread_2(int x) {while (1) {cout子线程2endl;}}int main() {thread first(thread_1);// 开启线程调用thread_1()thread second(thread_2, 100);// 开启线程调用thread_2(100)first.join(); // pauses until first finishes 这个操作完了之后才能destroyedsecond.join(); // pauses until second finishes//join完了之后才能往下执行。while (1) {std::cout 主线程\n;}return 0;}运行结果 可以看出主线程不会等待子线程1和2结束。如果主线程运行结束程序则结束。 2.3 joinable joinable()返回一个bool值判断是join模式还是detach模式。 使用方法 if (myThread.joinable()) 1 foo.join();三、小结
多进程安全但是浪费操作系统资源且进程间相互通信比较麻烦。多线程则可以很好的处理这两个问题但是使用时需要使用更多操作确保安全。C11提供了语言层面上的多线程包含在头文件中。它解决了跨平台的问题提供了管理线程、保护共享数据、线程间同步操作、原子操作等类。主要讲解了Thead线程库的基本使用包括join()、joinable()和detach()并举了很多例子进行补充。
感谢大家阅读 接下来还会继续更新多线程相关知识感兴趣的可以看其他笔记
