C++11多线程笔记一（多线程简介）

一、并发和并行

1. 并发（concurrency）

• 并发是指同时执行多个独立的任务或操作，这些任务可以在时间上重叠，但不一定同时进行。在单个处理器系统中，多个线程可以交替执行，通过时间分片（time slicing）来实现并发。这种情况下，多个线程通过共享CPU的时间来实现并发执行。
• 并发编程的目标是提高系统的吞吐量和响应性，同时处理多个任务或请求。

2. 并行（parallelism）

• 并行是指同时执行多个任务或操作，这些任务真正地同时进行，每个任务都在不同的处理器或核心上执行。并行编程利用多核系统的并行计算能力，将任务划分为独立的子任务，并将这些子任务分配给不同的处理器或核心来并行执行。
• 并行编程的目标是加速任务的执行，从而提高整体系统的性能。

总之，并发是指多个任务之间的逻辑上的同时执行，而并行是指多个任务之间的物理上的同时执行。

二、线程和进程

1. 进程（Process）

• 进程是正在执行中的程序的实例，是操作系统对一个正在运行的程序的抽象。
• 每个进程都有自己独立的内存空间、指令指针、堆栈和文件描述符等资源。进程之间是相互独立的，它们不能直接访问彼此的内存空间，需要通过进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）来实现数据共享和通信。
• 每个进程都可以有一个或多个线程。

2. 线程（Thread）

• 线程是进程内的执行单元。
• 一个进程可以拥有多个线程，这些线程共享进程的内存空间和资源。线程是 CPU调度的基本单位，它可以独立执行代码，并有自己的栈空间和程序计数器。多个线程可以在同一个进程内并发执行，共享进程的数据和上下文，从而实现并发和多任务处理。
• 线程之间的切换比进程之间的切换开销要小，因为它们共享了大部分的资源。

3. 进程和线程的区别

• 进程是资源分配的基本单位，而线程是 CPU 调度的基本单位。
• 进程之间相互独立，互不干扰，而线程共享进程的内存空间和资源。
• 进程拥有独立的地址空间，线程共享进程的地址空间。
• 创建、销毁和切换进程的开销大于线程。
• 进程间通信需要使用特定的机制（如管道、消息队列、共享内存等），线程间通信可以直接读写共享的数据。

4. 多线程并发

• 多线程并发指的是在同一个进程中执行多个线程。

• 线程是轻量级的进程，每个线程可以独立的运行不同的指令序列，但是线程不独立的拥有资源，依赖于创建它的进程而存在。即同一进程中的多个线程共享相同的地址空间，可以访问进程中的大部分数据，指针和引用可以在线程间进行传递。这样，同一进程内的多个线程能够很方便的进行数据共享以及通信，也就比进程更适用于并发操作。

• 由于缺少操作系统提供的保护机制，在多线程共享数据及通信时，需要保证对共享数据段的操作是以预想的操作顺序进行的，并且要极力的避免死锁(deadlock)。

三、std::thread

• C++11之前，window和linux平台分别有各自的多线程标准，使用C++编写的多线程往往是依赖于特定平台的。

• C++11新标准中，可以通过使用std::thread库，来创建和管理多线程。

• std::thread是依赖于C++语言的，是 C++ 标准库中提供的用于创建和管理线程的类，使用std::thread编写的程序是跨平台的。

• 通过 std::thread，可以创建一个新的线程，并指定要执行的函数或可调用对象作为线程的入口点。std::thread类提供了创建、启动、加入和分离线程的方法。