多線程編程是現(xiàn)代軟件技術(shù)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。要弄懂多線程，這就要牽涉到多進(jìn)程？當(dāng)然，要了解到多進(jìn)程，就要涉及到操作系統(tǒng)。不過(guò)大家也不要緊張，聽(tīng)我慢慢道來(lái)。這其中的環(huán)節(jié)其實(shí)并不復(fù)雜。

（1）單CPU下的多線程

在沒(méi)有出現(xiàn)多核CPU之前，我們的計(jì)算資源是唯一的。如果系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)要處理的話，那么就需要按照某種規(guī)則依次調(diào)度這些任務(wù)進(jìn)行處理。什么規(guī)則呢？可以是一些簡(jiǎn)單的調(diào)度方法，比如說(shuō)

“

1）按照優(yōu)先級(jí)調(diào)度

2）按照FIFO調(diào)度

3）按照時(shí)間片調(diào)度等等

當(dāng)然，除了CPU資源之外，系統(tǒng)中還有一些其他的資源需要共享，比如說(shuō)內(nèi)存、文件、端口、socket等。既然前面說(shuō)到系統(tǒng)中的資源是有限的，那么獲取這些資源的最小單元體是什么呢，其實(shí)就是進(jìn)程。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，在Linux上面每一個(gè)享有資源的個(gè)體稱為task_struct，實(shí)際上和我們說(shuō)的進(jìn)程是一樣的。我們可以看看task_struct（linux 0.11代碼）都包括哪些內(nèi)容，

1.structtask_struct{

2./*thesearehardcoded-don'ttouch*/

3.longstate;/*-1unrunnable,0runnable,>0stopped*/

4.longcounter;

5.longpriority;

6.longsignal;

7.structsigactionsigaction[32];

8.longblocked;/*bitmapofmaskedsignals*/

9./*variousfields*/

10.intexit_code;

11.unsignedlongstart_code,end_code,end_data,brk,start_stack;

12.longpid,father,pgrp,session,leader;

13.unsignedshortuid,euid,suid;

14.unsignedshortgid,egid,sgid;

15.longalarm;

16.longutime,stime,cutime,cstime,start_time;

17.unsignedshortused_math;

18./*filesysteminfo*/

19.inttty;/*-1ifnotty,soitmustbesigned*/

20.unsignedshortumask;

21.structm_inode*pwd;

22.structm_inode*root;

23.structm_inode*executable;

24.unsignedlongclose_on_exec;

25.structfile*filp[NR_OPEN];

26./*ldtforthistask0-zero1-cs2-ds&ss*/

27.structdesc_structldt[3];

28./*tssforthistask*/

29.structtss_structtss;

30.};

每一個(gè)task都有自己的pid，在系統(tǒng)中資源的分配都是按照pid進(jìn)行處理的。這也就說(shuō)明，進(jìn)程確實(shí)是資源分配的主體。

這時(shí)候，可能有朋友會(huì)問(wèn)了，既然task_struct是資源分配的主體，那為什么又出來(lái)thread？為什么系統(tǒng)調(diào)度的時(shí)候是按照thread調(diào)度，而不是按照進(jìn)程調(diào)度呢？原因其實(shí)很簡(jiǎn)單，進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)溝通非常麻煩，因?yàn)槲覀冎园堰@些進(jìn)程分開(kāi)，不正是希望它們之間不要相互影響嘛。

假設(shè)是兩個(gè)進(jìn)程之間數(shù)據(jù)傳輸，那么需要如果需要對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)需要哪些步驟呢

“

1）創(chuàng)建共享內(nèi)存

2）訪問(wèn)共享內(nèi)存->系統(tǒng)調(diào)用->讀取數(shù)據(jù)

3）寫(xiě)入共享內(nèi)存->系統(tǒng)調(diào)用->寫(xiě)入數(shù)據(jù)

要是寫(xiě)個(gè)代碼，大家可能就更明白了，

1.#include

2.#include

3.

4.intvalue=10;

5.

6.intmain(intargc,char*argv[])

7.{

8.intpid=fork();

9.if(!pid){

10.Value=12;

11.return0;

12.}

13.printf("value=%d ",value);

14.return1;

15.}

上面的代碼是一個(gè)創(chuàng)建子進(jìn)程的代碼，我們發(fā)現(xiàn)打印的value數(shù)值還是10。盡管中間創(chuàng)建了子進(jìn)程，修改了value的數(shù)值，但是我們發(fā)現(xiàn)打印下來(lái)的數(shù)值并沒(méi)有發(fā)生改變，這就說(shuō)明了不同的進(jìn)程之間內(nèi)存上是不共享的。

那么，如果修改成thread有什么好處呢？其實(shí)最大的好處就是每個(gè)thread除了享受單獨(dú)cpu調(diào)度的機(jī)會(huì)，還能共享每個(gè)進(jìn)程下的所有資源。要是調(diào)度的單位是進(jìn)程，那么每個(gè)進(jìn)程只能干一件事情，但是進(jìn)程之間是需要相互交互數(shù)據(jù)的，而進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)都需要系統(tǒng)調(diào)用才能應(yīng)用，這在無(wú)形之中就降低了數(shù)據(jù)的處理效率。

（2）多核CPU下的多線程

沒(méi)有出現(xiàn)多核之前，我們的CPU實(shí)際上是按照某種規(guī)則對(duì)線程依次進(jìn)行調(diào)度的。在某一個(gè)特定的時(shí)刻，CPU執(zhí)行的還是某一個(gè)特定的線程。然而，現(xiàn)在有了多核CPU，一切變得不一樣了，因?yàn)樵谀骋粫r(shí)刻很有可能確實(shí)是n個(gè)任務(wù)在n個(gè)核上運(yùn)行。我們可以編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的open mp測(cè)試一下，如果還是一個(gè)核，運(yùn)行的時(shí)間就應(yīng)該是一樣的。

1.#include

2.#defineMAX_VALUE10000000

3.

4.double_test(intvalue)

5.{

6.intindex;

7.doubleresult;

8.

9.result=0.0;

10.for(index=value+1;index

11.result+=1.0/index;

12.

13.returnresult;

14.}

15.

16.voidtest()

17.{

18.intindex;

19.inttime1;

20.inttime2;

21.doublevalue1,value2;

22.doubleresult[2];

23.

24.time1=0;

25.time2=0;

26.

27.value1=0.0;

28.time1=GetTickCount();

29.for(index=1;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.#pragmaompparallelfor

39.for(index=0;index

40.result[index]=_test(index);

41.

42.value2=result[0]+result[1];

43.time2=GetTickCount()-time2;

44.

45.printf("time1=%d,time2=%d ",time1,time2);

46.return;

47.}

（3）多線程編程

為什么要多線程編程呢？這其中的原因很多，我們可以舉例解決

1）有的是為了提高運(yùn)行的速度，比如多核cpu下的多線程

2）有的是為了提高資源的利用率，比如在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下下載資源時(shí)，時(shí)延常常很高，我們可以通過(guò)不同的thread從不同的地方獲取資源，這樣可以提高效率

3）有的為了提供更好的服務(wù)，比如說(shuō)是服務(wù)器

4）其他需要多線程編程的地方等等