有人可以向我解释线程吗？ [关闭]答案

【问题标题】：Can Someone Explain Threads to Me? [closed]有人可以向我解释线程吗？ [关闭]
【发布时间】：2011-01-08 11:04:15
【问题描述】：

我一直在考虑向我的应用程序添加线程过程以加快执行速度，但问题是我真的不知道如何使用线程，或者什么被认为是“线程安全的”。例如，游戏引擎如何在其渲染过程中使用线程，或者在什么情况下线程只会被视为障碍？有人可以指出一些资源来帮助我了解更多信息或在这里解释吗？

【问题讨论】：

这是非常笼统的。线程只是执行命令的工作人员。 “线程安全”是确保两个或多个线程在交互时不会引起问题。就使用线程的游戏引擎而言……有大约一百万种方法可以做到这一点。
直言不讳。忘记添加线程。这就像说你对急救有基本的了解，并想做脑部手术。回去学习基础知识。
这个问题太宽泛了，无法以任何合理的方式回答。

标签： java c++ python perl multithreading

【解决方案1】：

这是一个非常广泛的话题。但如果我对线程一无所知，以下是我想知道的事情：

它们是单个进程中“并行”发生的执行单元 - 这意味着处理器中的当前执行单元会快速切换。这可以通过不同的方式来实现。切换称为“上下文切换”，这会产生一些开销。
他们可以共享内存！这是可能出现问题的地方。我将在后面的要点中更深入地讨论这一点。
并行化应用程序的好处是使用机器不同部分的逻辑可以同时发生。也就是说，如果您的进程的一部分是 I/O 密集型的，而它的一部分是 CPU 密集型的，则 I/O 密集型操作不必等到 CPU 密集型操作完成。如果您有一个多核处理器，某些语言还允许您同时运行线程（因此也可以并行化 CPU 密集型操作），但情况并非总是如此。
线程安全意味着没有竞态条件，这是一个术语，用于在您的进程执行取决于时间时发生的问题（您不想依靠）。例如，如果您有线程A 和B 都在递增共享计数器C，您可以看到A 读取C 的值，然后B 读取@987654327 的值的情况@，然后A 用C+1 覆盖C，然后B 用C+1 覆盖C。请注意，C 实际上只增加了一次！
避免竞争条件的几种常见方法包括同步，它排除了对共享状态的相互访问，或者根本没有任何共享状态。但这只是冰山一角——线程安全是一个相当广泛的话题。

希望对您有所帮助！了解这是对需要大量学习的东西的快速介绍。我建议您找到有关多线程的资源，使用您喜欢的语言，不管是什么语言，并仔细阅读。

【讨论】：

这对我帮助很大！谢谢！
+1 对该主题的良好介绍。
@Orm：非常欢迎；我很高兴它有帮助。
这实际上让我了解了如何线程化我的渲染。将包含存储游戏对象的容器分成两半，然后让两个线程同时渲染前半部分或后半部分。或者将容器分成四等分或八等分。如果我在这方面错了，请立即阻止我。
@Orm：我不熟悉游戏开发，但我猜瓶颈是实际渲染到屏幕上？因此，如果您有多个线程通过游戏对象为图像创建屏幕外缓冲区，并且渲染器可以快速交换预先计算的缓冲区，那么这应该会加快速度。然后，您必须小心这些线程如何拆分要渲染的对象，您的拆分想法听起来很合理。

【解决方案2】：

关于线程，您应该了解四件事。

线程类似于进程，但它们共享内存。
线程通常具有硬件、操作系统和语言支持，这可能使它们比进程更好。
线程需要支持许多繁琐的小事情（如锁和信号量），因此它们不会将共享的内存置于不一致的状态。这使得它们有点难以使用。
锁定不是自动的（在我知道的语言中），因此您必须非常小心它们（隐式）共享的内存。

【讨论】：

【解决方案3】：

线程不会加速应用程序。算法加速应用程序。如果合适，可以在算法中使用线程。

【讨论】：

线程可以在某些条件下加速您的应用程序。例如串行时，阻塞任务可以拆分为并行任务。对多核系统的影响增加了，这正在成为常态。考虑一个必须发出 TCP/IP 请求并等待响应的任务。如果此任务在一个线程上阻塞，其中 10 个将花费 10 倍的时间。如果并行化，这可以减少到刚刚超过 1 倍的时间。
...或者这只是对术语的更正？ :)
是的，我在算法课上学习过，并且一直在学习算法，但我想在多核处理器成为常态的情况下扩大我的视野。
对于反对者：我坚信只有在有意义的情况下才将线程引入算法。不早了。

【解决方案4】：

好吧，也许有人会更好地回答这个问题，但线程的目的是进行不会冻结用户界面的后台处理。你不想停止接受键盘输入或鼠标输入，然后告诉用户，“等一下，我想完成这个计算，再过几秒钟就可以了。” （但令人惊讶的是，商业程序这样做了多少次。

就线程安全而言，它意味着一个没有某些内部保存状态的函数。如果是这样，您就不能有多个线程同时使用它。

就线程编程而言，你只需要开始做，然后你就会开始遇到线程编程特有的各种问题，例如同时访问数据，在这种情况下你必须决定使用一些同步方法，例如作为关键部分或互斥体或其他东西，每个部分的行为都有细微的差别。

就进程和线程之间的区别（您没有问过）而言，进程是操作系统级别的实体，而线程与程序相关联。在某些情况下，您的程序可能想要创建进程而不是线程。

【讨论】：

尽管任何无状态的东西都是线程安全的，但线程安全并不意味着无状态
抱歉，我的心情很挑剔......“......线程的目的是进行不会冻结用户界面的后台处理。” - 读起来好像这是线程的唯一目的，这绝对不是真的，尽管它是用途之一。

【解决方案5】：

线程只是一种同时执行多个事物的方式（假设它们正在运行的平台能够并行执行）。线程安全很简单（嗯，线程没有什么是真正简单的）确保线程不会以有害的方式相互影响。

一般来说，您不太可能看到系统使用多个线程在屏幕上渲染图形，因为这可能会带来多重性能影响和复杂性问题。但是，与状态管理（或 AI）相关的其他任务可能会转移到单独的线程中。

【讨论】：

【解决方案6】：

穿线的第一条规则：不要穿线。线程的第二条规则：如果你必须违反规则一……不要。第三条规则：好的，很好，你必须使用线程，所以在继续之前，请先了解陷阱，了解锁定和常见的线程问题，如死锁和活锁。

了解线程不会加速任何事情，它只对后台长时间运行的进程有用，允许用户对应用程序执行其他操作。如果您必须允许用户与应用程序交互，而应用程序在后台执行其他操作，例如轮询套接字或等待来自应用程序其他地方的异步输入，那么您可能确实需要线程。

Effective Java 和Clean Code 中的线程部分很好地介绍了线程及其陷阱。

【讨论】：

概括的第一条规则：不要概括。
多线程确实在您有一个可并行的、受 CPU 限制的任务并且有多个处理器（或内核）可用时提供加速。将工作分成 n 个线程，并在大约 1/n 的时间内完成工作，其中 n 小于或等于处理器的数量。
这是真的，而且现在比以往任何时候都更适用于更多的多核处理器。取点。但是，即使在多处理器环境中仅使用线程进行优化也是一个冒险的提议，仅当您的架构必要异步时才可取，例如在编写某种类型的服务器时会分拆多个工作人员等.
关于“不要线程”我试图提出（并且可能是拙劣）的观点是线程会为您的代码库带来许多风险和不可预测性，如果可能的话，最好避免.仅仅为了“加速”应用程序而进行线程化并不是一个好主意，尤其是在锁、互斥锁等可以创建越来越复杂和不可预测的环境的 OO 环境中。是龙。
好吧，因为我最初的渲染引擎设计被证明存在根本性的缺陷，所以在这次修改之后我就不需要线程了。

【解决方案7】：

由于问题被标记为“Java”，我假设您熟悉 Java，在这种情况下，这是一个很棒的介绍性教程 http://java.sun.com/docs/books/tutorial/essential/concurrency/

【讨论】：

【解决方案8】：

Orm，很好的问题要问。我认为所有认真的程序员都应该了解线程，因为最终你会至少考虑使用它们，并且你真的希望在它发生时做好准备。并发错误可能非常微妙，避免它们的最佳方法是了解哪些习惯用法是安全的（-ish）。

我强烈建议您花时间阅读 Doug Lea 的Java 并发编程：设计原则和模式一书： http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpj/

Lea 不仅花时间教您概念，还向您展示使用并发编程原语的正确和错误方法（在 Java 中，但对于使用共享内存锁定/信号样式的任何其他环境也很有帮助并发）。最重要的是，他教导人们尊重并发编程的难度。

我应该补充一点，这种并发编程风格是最常见但不是唯一的方法。还有消息传递，它更安全，但会迫使您以不同的方式构建算法。

【讨论】：

【解决方案9】：

由于原帖非常宽泛，而且还用 C++ 标记，我认为以下几点是相关的：

Boost 线程库的维护者 Anthony Williams 一直在写一本名为“C++ Concurrency in Action”的书，您可以在 here 找到它的描述。第一章（介绍性）以 pdf 格式免费提供 here。

此外，Herb Sutter（以他的“Exceptional C++”系列而闻名）一直在写一本名为“Effective Concurrency”的书，其中许多文章都以草稿形式提供here。

【讨论】：

【解决方案10】：

有一本好书，Java Concurrency in Practice，http://www.javaconcurrencyinpractice.com/。

【讨论】：

虽然这是一本很棒的书，但它假定您事先了解 Java 中的基本并发机制，而提问者可能还没有准备好。
对了，我忘了里面没有介绍。