C++多线程编程（1）（多线程需要注意两个问题，get_id()，this_thread，sleep_for()）

多线程需要注意两个问题——数据计算和数据IO

http的服务，瓶颈一般会出现在数据IO上。类似谷歌这样的查询服务，他们的瓶颈在计算上。在数据IO和数据计算上找到平衡点，是服务器开发的重点。

目前的解决方案是利用多线程来平衡数据计算和数据IO

多线程的弱点：容易出错    mutilthread就是新一代的goto

容易带来的问题：
1、死锁：
2、乱序：多线程下，运行顺序不一定是按照预期计划来的。cpu会做优化处理
3、数据出错：这种错误不好找，测试的时候链接的客户少，真的上线时，隐藏的并发访问的问题才会暴露出来
4、低效

c++11给我们的新概念
1、高阶接口：async、future
2、低阶接口：thread、mutex

标准库中没有说明这两个cout哪一个先被调用，这是未定义行为

头文件

#include<thread>

---

一个简单的例子

假设我们要求10000000个元素经过计算之后的累加和，如果单线程，实现方法如下：

double calculate(double v) {
	if (v <= 0) return v;
	//假设下面的计算十分耗时
	return (v*v);
}

int main() {	
	vector<double>v;
	double res = 0.0;
	for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
		v.push_back(rand());
	}

	for (auto& i : v) {
		res += calculate(i);
	}
	return 0;
}

如果想用多线程，比如用两个线程去做该任务。第一种思路：两个线程分别计算0-500000和500001-1000000这两个区间中的累加和，之后将两个累加和进行累加即可。代码如下（用到的知识：lambda表达式、线程创建、回调函数）：

double calculate(double v) {
	if (v <= 0) return v;
	//假设下面的计算十分耗时
	return (v*v);
}

template<typename Iter, typename Fun>
double visitRange(Iter iterBegin, Iter iterEnd, Fun fun) {
	double v = 0;
	for (auto i = iterBegin; i != iterEnd; ++i) {
		v += fun(*i);
	}
	return v;
}

int main() {	
	vector<double>v;
	double res = 0.0;
	for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
		v.push_back(rand());
	}

	double another = 0.0;
	auto iter = v.begin() + v.size() / 2;
	auto iterEnd = v.end();

	//使用lambda表达式
	//开一个线程计算后半部分的总和
	thread s([&another, iter, iterEnd](){
		another = visitRange(iter + 1, iterEnd, calculate);
	});

	//利用总线程计算前半部分的总和
	auto half = visitRange(v.begin(), iter, calculate);

	cout << half + another << endl;

	//清理工作
	s.join();
	return 0;
}

既然可以分工协作，那么问题来了：

我们如何区分哪一部分代码在主线程中运行的，哪一部分代码是在额外申请的线程里运行的呢？

答案是利用线程的函数接口  get_id()

//获取主线程id
auto mainThreadId = std::this_thread::get_id();

thread s([&another, iter, iterEnd](){
	another = visitRange(iter + 1, iterEnd, calculate);
});

//获取申请的线程s的id
auto id = s.get_id();

std中有一个namespace名为this_thread，可以通过该方式在任何函数下获取当前线程的信息。

改写一下上面的代码，输出调用的线程信息：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<thread>
using namespace std;

double calculate(double v) {
	if (v <= 0) return v;
	//假设下面的计算十分耗时
	return (v*v);
}

template<typename Iter, typename Fun>
double visitRange(thread::id id, Iter iterBegin, Iter iterEnd, Fun fun) {

	//获取线程id
	auto curId = std::this_thread::get_id();
	if (curId == id) {
		cout << "hello main thread : " << curId << endl;
	}
	else {
		cout << "hello new thread : " << curId << endl;
	}

	double v = 0;
	for (auto i = iterBegin; i != iterEnd; ++i) {
		v += fun(*i);
	}
	return v;
}

int main() {	
	//获取主线程id
	auto mainThreadId = std::this_thread::get_id();

	vector<double>v;
	double res = 0.0;
	for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
		v.push_back(rand());
	}

	double another = 0.0;
	auto iter = v.begin() + v.size() / 2;
	auto iterEnd = v.end();

	//使用lambda表达式
	//开一个线程计算后半部分的总和
	thread s([&another, mainThreadId, iter, iterEnd](){
		another = visitRange(mainThreadId, iter + 1, iterEnd, calculate);
	});
	
	//获取申请的线程s的id
	auto id = s.get_id();
	cout << "new thread id:" << id << endl;

	//利用总线程计算前半部分的总和
	auto half = visitRange(mainThreadId, v.begin(), iter, calculate);

	cout << half + another << endl;

	//清理工作
	s.join();
	return 0;
}

运行结果第一行可以看出，cup先处理新线程的任务，在输出完“hello new thread”之后发生中断，去处理主线程的任务，回到了main函数，去打印“new thread id:20432”，打印完之后又发生了中断，cpu回到新线程去输出各个还没来得及输出的线程id以及换行，因此第二行只有一行数字。

把main函数中的

//获取申请的线程s的id
auto id = s.get_id();
cout << "new thread id:" << id << endl;

这两句注释掉之后，干扰会少一点，看运行结果更直接，运行结果如下：

可以很明显的看出，先执行了新线程，在输出完“hello new thread”之后，发生了中断，cpu去处理主线程的任务，输出“hello main thread ：4032”。之后进程回到新线程，输出新线程还没输出的数字15956以及换行符。

不过我机器的运行结果和视频里面老师的运行结果不同，老师的是先输出主线程

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让线程休眠的函数 sleep_for()

想使用该函数需要使用头文件

#include<chrono>

double calculate(double v) {
	if (v <= 0) return v;
	//sleep 10毫秒
	this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(10));
	
	return v;
}