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并发、并行与C++多线程——基础一

时间:2019-03-17 01:21:42      阅读:200      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:进程间   多线程   内容   学习   必须   strong   速度   头脑风暴   场景   

1、什么是并发?

  并发指的是两个或多个独立的活动在同一时段内发生。生活中并发的例子并不少,例如在跑步的时候你可能同时在听音乐;在看电脑显示器的同时你的手指在敲击键盘。这时我们称我们大脑并发地处理这些事件,只不过我们大脑的处理是有次重点的:有时候你会更关注你呼吸的频率,而有时候你更多地被美妙的音乐旋律所吸引。这时我们可以说大脑是一种并发设计的结构。这种次重点在计算机程序设计中,体现为某一个时刻只能处理一个操作。

2、什么是并行?

  与并发相近的另一个概念是并行。它们两者存在很大的差别。并行就是同时执行,计算机在同一时刻,在某个时间点上处理两个或以上的操作。判断一个程序是否并行执行,只需要看某个时刻上是否多两个或以上的工作单位在运行。一个程序如果是单线程的,那么它无法并行地运行。利用多线程与多进程可以使得计算机并行地处理程序(当然 ,前提是该计算机有多个处理核心)。

3、并发与并行的显著区别:

  并发:同一时间段内可以交替处理多个操作。

  并行:同一时刻内同时处理多个操作。

   并发的程序设计,提供了一种方式让我们能够设计出一种方案将问题(非必须地)并行地解决。如果我们将程序的结构设计为可以并发执行的,那么在支持并行的机器上,我们可以将程序并行地执行。因此,并发重点指的是程序的设计结构,而并行指的是程序运行的状态。并发编程,是一种将一个程序分解成小片段独立执行的程序设计方法。

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4、并发的基本方式:

   多线程与多进程是并发的两种途径。

场景一:你和小伙伴要开发一个项目,但小伙伴们放寒假都回家了,你们只能通过QQ聊天、手机通话、发送思维导图等方式来进行交流,总之你们无法很方便地进行沟通。好处是你们各自工作时可以互不打扰。
场景二:你和小伙伴放假都呆在学校实验室中开发项目,你们可以聚在一起使用头脑风暴,可以使用白板进行观点的阐述,总之你们沟通变得更方便有效了。有点遗憾的是你在思考时可能有小伙伴过来问你问题,你受到了打扰。
这两个场景描绘了并发的两种基本途径。每个小伙伴代表一个线程,工作地点代表一个处理器。场景一中每个小伙伴是一个单线程的进程,他们拥有独立的处理器,多个进程同时执行;场景二中只有一个处理器,所有小伙伴都是属于同一进程的线程。

多进程并发:
多个进程独立地运行,它们之间通过进程间常规的通信渠道传递讯息(信号,套接字,文件,管道等),这种进程间通信不是设置复杂就是速度慢,这是因为为了避免一个进程去修改另一个进程,操作系统在进程间提供了一定的保护措施,当然,这也使得编写安全的并发代码更容易。
运行多个进程也需要固定的开销:进程的启动时间,进程管理的资源消耗。

多线程并发:
在当个进程中运行多个线程也可以并发。线程就像轻量级的进程,每个线程相互独立运行,但它们共享地址空间,所有线程访问到的大部分数据如指针、对象引用或其他数据可以在线程之间进行传递,它们都可以访问全局变量。进程之间通常共享内存,但这种共享通常难以建立且难以管理,缺少线程间数据的保护。因此,在多线程编程中,我们必须确保每个线程锁访问到的数据是一致的。

5、 C++中的并发与多线程

c++标准并没有提供对多进程并发的原生支持,所以C++的多进程并发要靠其他API——这需要依赖相关平台。
C++11 标准提供了一个新的线程库,内容包括了管理线程、保护共享数据、线程间的同步操作、低级原子操作等各种类。标准极大地提高了程序的可移植性,以前的多线程依赖于具体的平台,而现在有了统一的接口进行实现。

C++11 新标准中引入了几个头文件来支持多线程编程:

< thread > :包含std::thread类以及std::this_thread命名空间。管理线程的函数和类在 中声明.
< atomic > :包含std::atomic和std::atomic_flag类,以及一套C风格的原子类型和与C兼容的原子操作的函数。
< mutex > :包含了与互斥量相关的类以及其他类型和函数
< future > :包含两个Provider类(std::promise和std::package_task)和两个Future类(std::future和std::shared_future)以及相关的类型和函数。
< condition_variable > :包含与条件变量相关的类,包括std::condition_variable和std::condition_variable_any。

本人也在学习多线程,做一个总结,转至:https://www.cnblogs.com/lpxblog/p/5190438.html

 

并发、并行与C++多线程——基础一

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原文地址:https://www.cnblogs.com/suchang/p/10544956.html

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