要弄懂多线程，这就要牵涉到多进程？

多线程编程是现代软件技术中很重要的一个环节。要弄懂多线程，这就要牵涉到多进程？当然，要了解到多进程，就要涉及到操作系统。不过大家也不要紧张，听我慢慢道来。这其中的环节其实并不复杂。

（1）单CPU下的多线程

在没有出现多核CPU之前，我们的计算资源是唯一的。如果系统中有多个任务要处理的话，那么就需要按照某种规则依次调度这些任务进行处理。什么规则呢？可以是一些简单的调度方法，比如说

“

1）按照优先级调度

2）按照FIFO调度

3）按照时间片调度等等

当然，除了CPU资源之外，系统中还有一些其他的资源需要共享，比如说内存、文件、端口、socket等。既然前面说到系统中的资源是有限的，那么获取这些资源的最小单元体是什么呢，其实就是进程。

举个例子来说，在Linux上面每一个享有资源的个体称为task_struct，实际上和我们说的进程是一样的。我们可以看看task_struct（linux 0.11代码）都包括哪些内容，

1.structtask_struct{

2./*thesearehardcoded-don'ttouch*/

3.longstate;/*-1unrunnable,0runnable,>0stopped*/

4.longcounter;

5.longpriority;

6.longsignal;

7.structsigactionsigaction[32];

8.longblocked;/*bitmapofmaskedsignals*/

9./*variousfields*/

10.intexit_code;

11.unsignedlongstart_code,end_code,end_data,brk,start_stack;

12.longpid,father,pgrp,session,leader;

13.unsignedshortuid,euid,suid;

14.unsignedshortgid,egid,sgid;

15.longalarm;

16.longutime,stime,cutime,cstime,start_time;

17.unsignedshortused_math;

18./*filesysteminfo*/

19.inttty;/*-1ifnotty,soitmustbesigned*/

20.unsignedshortumask;

21.structm_inode*pwd;

22.structm_inode*root;

23.structm_inode*executable;

24.unsignedlongclose_on_exec;

25.structfile*filp[NR_OPEN];

26./*ldtforthistask0-zero1-cs2-ds&ss*/

27.structdesc_structldt[3];

28./*tssforthistask*/

29.structtss_structtss;

30.};

每一个task都有自己的pid，在系统中资源的分配都是按照pid进行处理的。这也就说明，进程确实是资源分配的主体。

这时候，可能有朋友会问了，既然task_struct是资源分配的主体，那为什么又出来thread？为什么系统调度的时候是按照thread调度，而不是按照进程调度呢？原因其实很简单，进程之间的数据沟通非常麻烦，因为我们之所以把这些进程分开，不正是希望它们之间不要相互影响嘛。

假设是两个进程之间数据传输，那么需要如果需要对共享数据进行访问需要哪些步骤呢

“

1）创建共享内存

2）访问共享内存->系统调用->读取数据

3）写入共享内存->系统调用->写入数据

要是写个代码，大家可能就更明白了，

1.#include

2.#include

3.

4.intvalue=10;

5.

6.intmain(intargc,char*argv[])

7.{

8.intpid=fork();

9.if(!pid){

10.Value=12;

11.return0;

12.}

13.printf("value=%d ",value);

14.return1;

15.}

上面的代码是一个创建子进程的代码，我们发现打印的value数值还是10。尽管中间创建了子进程，修改了value的数值，但是我们发现打印下来的数值并没有发生改变，这就说明了不同的进程之间内存上是不共享的。

那么，如果修改成thread有什么好处呢？其实最大的好处就是每个thread除了享受单独cpu调度的机会，还能共享每个进程下的所有资源。要是调度的单位是进程，那么每个进程只能干一件事情，但是进程之间是需要相互交互数据的，而进程之间的数据都需要系统调用才能应用，这在无形之中就降低了数据的处理效率。

（2）多核CPU下的多线程

没有出现多核之前，我们的CPU实际上是按照某种规则对线程依次进行调度的。在某一个特定的时刻，CPU执行的还是某一个特定的线程。然而，现在有了多核CPU，一切变得不一样了，因为在某一时刻很有可能确实是n个任务在n个核上运行。我们可以编写一个简单的open mp测试一下，如果还是一个核，运行的时间就应该是一样的。

1.#include

2.#defineMAX_VALUE10000000

3.

4.double_test(intvalue)

5.{

6.intindex;

7.doubleresult;

8.

9.result=0.0;

10.for(index=value+1;index< MAX_VALUE; index +=2 )  

11.result+=1.0/index;

12.

13.returnresult;

14.}

15.

16.voidtest()

17.{

18.intindex;

19.inttime1;

20.inttime2;

21.doublevalue1,value2;

22.doubleresult[2];

23.

24.time1=0;

25.time2=0;

26.

27.value1=0.0;

28.time1=GetTickCount();

29.for(index=1;index< MAX_VALUE; index ++)  

30.value1+=1.0/index;

31.

32.time1=GetTickCount()-time1;

33.

34.value2=0.0;

35.memset(result,0,sizeof(double)*2);

36.time2=GetTickCount();

37.

38.#pragmaompparallelfor

39.for(index=0;index< 2; index++)  

40.result[index]=_test(index);

41.

42.value2=result[0]+result[1];

43.time2=GetTickCount()-time2;

44.

45.printf("time1=%d,time2=%d ",time1,time2);

46.return;

47.}

（3）多线程编程

为什么要多线程编程呢？这其中的原因很多，我们可以举例解决

1）有的是为了提高运行的速度，比如多核cpu下的多线程

2）有的是为了提高资源的利用率，比如在网络环境下下载资源时，时延常常很高，我们可以通过不同的thread从不同的地方获取资源，这样可以提高效率

3）有的为了提供更好的服务，比如说是服务器

4）其他需要多线程编程的地方等等