要有大牛一樣的思想、技術、擔當
阿新 • • 發佈：2018-12-31
1．耗時的操作使用執行緒，提高應用程式響應
2．並行操作時使用執行緒，如C/S架構的伺服器端併發執行緒響應使用者的請求。
3．多CPU系統中，使用執行緒提高CPU利用率
4．改善程式結構。一個既長又複雜的程序可以考慮分為多個執行緒，成為幾個獨立或半獨
立的執行部分，這樣的程式會利於理解和修改。
使用多執行緒的理由之一是和程序相比，它是一種非常花銷小，切換快，更"節儉"的多工操作方式。在Linux系統下，啟動一個新的程序必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的資料表來維護它的程式碼段、堆疊段和資料段，這是一種"昂貴"的多工工作方式。而運行於一個程序中的多個執行緒，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分資料，啟動一個執行緒所花費的空間遠遠小於啟動一個程序所花費的空間，而且，執行緒間彼此切換所需的時間也遠遠小於程序間切換所需要的時間。
使用多執行緒的理由之二是執行緒間方便的通訊機制。對不同程序來說，它們具有獨立的資料空間，要進行資料的傳遞只能通過通訊的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。執行緒則不然，由於同一程序下的執行緒之間共享資料空間，所以一個執行緒的資料可以直接為其它執行緒所用，這不僅快捷，而且方便。當然，資料的共享也帶來其他一些問題，有的變數不能同時被兩個執行緒所修改，有的子程式中宣告為static的資料更有可能給多執行緒程式帶來災難性的打擊，這些正是編寫多執行緒程式時最需要注意的地方。
除了以上所說的優點外，不和程序比較，多執行緒程式作為一種多工、併發的工作方式，當然有以下的優點：
1) 提高應用程式響應。這對圖形介面的程式尤其有意義，當一個操作耗時很長時，整個系統都會等待這個操作，此時程式不會響應鍵盤、滑鼠、選單的操作，而使用多執行緒技術，將耗時長的操作（time consuming）置於一個新的執行緒，可以避免這種尷尬的情況。
2) 使多CPU系統更加有效。作業系統會保證當執行緒數不大於CPU數目時，不同的執行緒運行於不同的CPU上。
3) 改善程式結構。一個既長又複雜的程序可以考慮分為多個執行緒，成為幾個獨立或半獨立的執行部分，這樣的程式會利於理解和修改。
當前流行的Windows作業系統，它能同時執行幾個程式(獨立執行的程式又稱之為程序)，對於同一個程式，它又可以分成若干個獨立的執行流，我們稱之為執行緒，執行緒提供了多工處理的能力。用程序和執行緒的觀點來研究軟體是當今普遍採用的方法，程序和執行緒的概念的出現，對提高軟體的並行性有著重要的意義。現在的應用軟體無一不是多執行緒多工處理，單線城的軟體是不可想象的。因此掌握多執行緒多工設計方法對每個程式設計師都是必需要掌握的。本文針對多執行緒技術在應用中經常遇到的問題，如執行緒間的通訊、同步等，對它們分別進行探討。
一、 理解執行緒
要講解執行緒，不得不說一下程序，程序是應用程式的執行例項，每個程序是由私有的虛擬地址空間、程式碼、資料和其它系統資源組成。程序在執行時建立的資源隨著程序的終止而死亡。執行緒的基本思想很簡單，它是一個獨立的執行流，是程序內部的一個獨立的執行單元，相當於一個子程式，它對應Visual C++中的CwinThread類的物件。單獨一個執行程式執行時，預設的執行包含的一個主執行緒，主執行緒以函式地址的形式，如main或WinMain函式，提供程式的啟動點，當主執行緒終止時，程序也隨之終止，但根據需要，應用程式又可以分解成許多獨立執行的執行緒，每個執行緒並行的執行在同一程序中。
一個程序中的所有執行緒都在該程序的虛擬地址空間中，使用該程序的全域性變數和系統資源。作業系統給每個執行緒分配不同的CPU時間片，在某一個時刻，CPU只執行一個時間片內的執行緒，多個時間片中的相應執行緒在CPU內輪流執行，由於每個時間片時間很短，所以對使用者來說，彷彿各個執行緒在計算機中是並行處理的。作業系統是根據執行緒的優先順序來安排CPU的時間，優先順序高的執行緒優先執行，優先順序低的執行緒則繼續等待。
執行緒被分為兩種：使用者介面執行緒和工作執行緒（又稱為後臺執行緒）。使用者介面執行緒通常用來處理使用者的輸入並響應各種事件和訊息，其實，應用程式的主執行執行緒CWinAPP物件就是一個使用者介面執行緒，當應用程式啟動時自動建立和啟動，同樣它的終止也意味著該程式的結束，進城終止。工作者執行緒用來執行程式的後臺處理任務，比如計算、排程、對串列埠的讀寫操作等，它和使用者介面執行緒的區別是它不用從CwinThread類派生來建立，對它來說最重要的是如何實現工作執行緒任務的執行控制函式。工作執行緒和使用者介面執行緒啟動時要呼叫同一個函式的不同版本；最後需要讀者明白的是，一個程序中的所有執行緒共享它們父程序的變數，但同時每個執行緒可以擁有自己的變數。
隨著擁有多個硬執行緒CPU（超執行緒、雙核）的普及，多執行緒和非同步操作等併發程式設計方法也受到了更多的關注和討論。本文主要是想與各位高手一同探討一下如何使用併發來最大化程式的效能。
2．並行操作時使用執行緒，如C/S架構的伺服器端併發執行緒響應使用者的請求。
3．多CPU系統中，使用執行緒提高CPU利用率
4．改善程式結構。一個既長又複雜的程序可以考慮分為多個執行緒，成為幾個獨立或半獨
立的執行部分，這樣的程式會利於理解和修改。
使用多執行緒的理由之一是和程序相比，它是一種非常花銷小，切換快，更"節儉"的多工操作方式。在Linux系統下，啟動一個新的程序必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的資料表來維護它的程式碼段、堆疊段和資料段，這是一種"昂貴"的多工工作方式。而運行於一個程序中的多個執行緒，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分資料，啟動一個執行緒所花費的空間遠遠小於啟動一個程序所花費的空間，而且，執行緒間彼此切換所需的時間也遠遠小於程序間切換所需要的時間。
使用多執行緒的理由之二是執行緒間方便的通訊機制。對不同程序來說，它們具有獨立的資料空間，要進行資料的傳遞只能通過通訊的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。執行緒則不然，由於同一程序下的執行緒之間共享資料空間，所以一個執行緒的資料可以直接為其它執行緒所用，這不僅快捷，而且方便。當然，資料的共享也帶來其他一些問題，有的變數不能同時被兩個執行緒所修改，有的子程式中宣告為static的資料更有可能給多執行緒程式帶來災難性的打擊，這些正是編寫多執行緒程式時最需要注意的地方。
除了以上所說的優點外，不和程序比較，多執行緒程式作為一種多工、併發的工作方式，當然有以下的優點：
1) 提高應用程式響應。這對圖形介面的程式尤其有意義，當一個操作耗時很長時，整個系統都會等待這個操作，此時程式不會響應鍵盤、滑鼠、選單的操作，而使用多執行緒技術，將耗時長的操作（time consuming）置於一個新的執行緒，可以避免這種尷尬的情況。
2) 使多CPU系統更加有效。作業系統會保證當執行緒數不大於CPU數目時，不同的執行緒運行於不同的CPU上。
3) 改善程式結構。一個既長又複雜的程序可以考慮分為多個執行緒，成為幾個獨立或半獨立的執行部分，這樣的程式會利於理解和修改。
當前流行的Windows作業系統，它能同時執行幾個程式(獨立執行的程式又稱之為程序)，對於同一個程式，它又可以分成若干個獨立的執行流，我們稱之為執行緒，執行緒提供了多工處理的能力。用程序和執行緒的觀點來研究軟體是當今普遍採用的方法，程序和執行緒的概念的出現，對提高軟體的並行性有著重要的意義。現在的應用軟體無一不是多執行緒多工處理，單線城的軟體是不可想象的。因此掌握多執行緒多工設計方法對每個程式設計師都是必需要掌握的。本文針對多執行緒技術在應用中經常遇到的問題，如執行緒間的通訊、同步等，對它們分別進行探討。
一、 理解執行緒
要講解執行緒，不得不說一下程序，程序是應用程式的執行例項，每個程序是由私有的虛擬地址空間、程式碼、資料和其它系統資源組成。程序在執行時建立的資源隨著程序的終止而死亡。執行緒的基本思想很簡單，它是一個獨立的執行流，是程序內部的一個獨立的執行單元，相當於一個子程式，它對應Visual C++中的CwinThread類的物件。單獨一個執行程式執行時，預設的執行包含的一個主執行緒，主執行緒以函式地址的形式，如main或WinMain函式，提供程式的啟動點，當主執行緒終止時，程序也隨之終止，但根據需要，應用程式又可以分解成許多獨立執行的執行緒，每個執行緒並行的執行在同一程序中。
一個程序中的所有執行緒都在該程序的虛擬地址空間中，使用該程序的全域性變數和系統資源。作業系統給每個執行緒分配不同的CPU時間片，在某一個時刻，CPU只執行一個時間片內的執行緒，多個時間片中的相應執行緒在CPU內輪流執行，由於每個時間片時間很短，所以對使用者來說，彷彿各個執行緒在計算機中是並行處理的。作業系統是根據執行緒的優先順序來安排CPU的時間，優先順序高的執行緒優先執行，優先順序低的執行緒則繼續等待。
執行緒被分為兩種：使用者介面執行緒和工作執行緒（又稱為後臺執行緒）。使用者介面執行緒通常用來處理使用者的輸入並響應各種事件和訊息，其實，應用程式的主執行執行緒CWinAPP物件就是一個使用者介面執行緒，當應用程式啟動時自動建立和啟動，同樣它的終止也意味著該程式的結束，進城終止。工作者執行緒用來執行程式的後臺處理任務，比如計算、排程、對串列埠的讀寫操作等，它和使用者介面執行緒的區別是它不用從CwinThread類派生來建立，對它來說最重要的是如何實現工作執行緒任務的執行控制函式。工作執行緒和使用者介面執行緒啟動時要呼叫同一個函式的不同版本；最後需要讀者明白的是，一個程序中的所有執行緒共享它們父程序的變數，但同時每個執行緒可以擁有自己的變數。
隨著擁有多個硬執行緒CPU（超執行緒、雙核）的普及，多執行緒和非同步操作等併發程式設計方法也受到了更多的關注和討論。本文主要是想與各位高手一同探討一下如何使用併發來最大化程式的效能。