线程基础、线程之间的共享和协作

一、基础概念

1.CPU核心数和线程数的区别

线程数是一种逻辑的概念,简单地说,就是模拟出的CPU核心数。比如,可以通过一个CPU核心数模拟出2线程的CPU,也就是说,这个单核心的CPU被模拟成了一个类似双核心CPU的功能。我们从任务管理器的性能标签页中看到的是两个CPU。

对于一个CPU,线程数总是大于或等于核心数的。一个核心最少对应一个线程,但通过超线程技术,一个核心可以对应两个线程,也就是说它可以同时运行两个线程。

CPU的线程数概念仅仅只针对Intel的CPU才有用,因为它是通过Intel超线程技术来实现的,最早应用在Pentium4上。如果没有超线程技术,一个CPU核心对应一个线程。所以,对于AMD的CPU来说,只有核心数的概念,没有线程数的概念。                         

CPU之所以要增加线程数,是源于多任务处理的需要。线程数越多,越有利于同时运行多个程序,因为线程数等同于在某个瞬间CPU能同时并行处理的任务数。 

2.CPU时间片轮转机制(RR调度)(上下文切换,每次切换大概需要5000~20000个时钟周期)

时间片轮转法(Round-Robin,RR)主要用于分时系统中的进程调度。为了实现轮转调度,系统把所有就绪进程按先入先出的原则排成一个队列。新来的进程加到就绪队列末尾。每当执行进程调度时,进程调度程序总是选出就绪队列的队首进程,让它在 CPU 上运行一个时间片的时间。时间片是一个小的时间单位,通常为 10~100ms 数量级。当进程用完分给它的时间片后,系统的计时器发出时钟中断,调度程序便停止该进程的运行,把它放入就绪队列的末尾;然后,把 CPU 分给就绪队列的队首进程,同样也让它运行一个时间片,如此往复。

3.什么是进程和线程

进程:程序运行资源分配的最小单位,进程内部有多个线程,会共享这个进程的资源。

线程:CPU调度的最小单位,必须依赖进程而存在。

4.并行和并发的区别

并发当有多个线程在操作时,如果系统只有一个CPU,则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程,它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间 段分配给各个线程执行,在一个时间段的线程代码运行时,其它线程处于挂起状。.这种方式我们称之为并发(Concurrent)。

并行:当系统有一个以上CPU时,则线程的操作有可能非并发。当一个CPU执行一个线程时,另一个CPU可以执行另一个线程,两个线程互不抢占CPU资源,可以同时进行,这种方式我们称之为并行(Parallel)。

5.高并发编程的意义好处和注意事项

好处:充分利用cpu的资源、加快用户响应的时间,程序模块化,异步化。

问题:线程共享资源,存在冲突;容易导致死锁;启用太多的线程,就有搞垮机器的可能。

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