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多线程概述及工作原理

2013年03月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1176字 ⁄ 字号 评论关闭

线程是程序执行的基本原子单位. 一个进程可以由多个线程组成.
在分布式编程中,正确使用线程能够很好的提高应用程序的性能及运行效率.

实现原理是将一个进程分成多个线程,然后让它们并发异步执行,来提高运行效率.

并发执行并不是同时执行(占有cpu),任意时刻还是只能有一个线程占用cpu,
只不过是它们争夺cpu频繁一些,感觉到他们似乎都在运行.

下面通过一个简单的例子来说明一下它的工作原理

设一个进程要完成两个任务:任务1和任务2
并且任务1要经历: a1->b1->c1三个步骤才能完成
     任务2要经历: a2->b2->c2三个步骤才能完成
i.如果两个任务同步执行的话完成两个任务是这样执行的:
   
    花费时间段:   1   2   3   4   5 6
                 a1->b1->c1->a2->b2-c2
   
     这样从a1一直到c2只能一个一个地执行. 当a1占用cpu执行时,从b1到c2线程只能在等待.
     甚至它们不相互竞争同一个资源时,也要等待前面的执行完成,自己才能执行

ii.如果两个任务异步执行的话完成两个任务是这样执行的:
  
    花费时间段:   1   2   3   4   5 6   
                  a1->b1->c1
                  a2->b2->c2
   
     这样,任务1和任务2就分成两个独立的执行对象. 也就是说:
     a1->b1->c1 和 a2->b2->c2 是并发执行的. 当a1在执行某个运算时,a2线程可以去做其它
     的一些事情,比如访问磁盘等外部设备等

      对比一下i和ii两种执行方式,完成所有任务i需要6个时间段,
而ii只需要3个时间段就完成了(事实上会多一点,因为方式ii中的线程轮询cpu比较频繁,在轮询cpu时会花费一些时间);方式ii所需时间是i的一半. 所以ii完成整个任务要快.
      另一方面,ii执行方式,完成每个任务所需的时间可能会花费时间长些,因为i方式是各个线程依次占用cpu执行,当a1占用cpu时,cpu就只为a1服务,当a1执行完后,才让出cpu。ii情况就不一样了,它们是异步执行的,轮流使用cpu频繁,经常让出或占有cpu,执行每个线程完成的时间也就会相对长些.

    一般情况下,如果多个线程在执行时都要抢占某一个资源或某几个资源,则最好不用异步线程执行.因为它们是并发执行,很可能同时争夺某个资源有cpu,这时要么执行资源分配算法(比如要判断哪个线程优先级高,这要花费时间),或者是按时间片算法(这样要付出 轮询cup/交接/让出cpu 所需的时间). 如果多个线程所需要的系统资源是比较均匀的,这时完全可以让它们异步并发执行,比如: 当一个线程在给客户端
发出消息后,并不是一直在等待此客户端回应,它可以继续处理下一个客户端请求.

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