17、Windows线程管理与并行编程全解析

Windows线程管理与并行编程全解析

1. 线程概述

线程是Windows中基本的执行单元，一个进程可以包含多个独立的线程，这些线程共享进程的地址空间和其他资源。传统上，程序以单线程方式执行，虽然多个进程可以并发执行，甚至通过共享内存或管道等机制进行交互，但并发的单线程进程存在一些缺点：
- 系统开销大 ：操作系统切换运行进程的成本高且耗时，在多进程搜索等情况下，进程可能都在执行相同的程序。而线程允许在单个进程内进行并发文件或其他处理，降低了整体系统开销。
- 资源共享困难 ：除了共享内存的情况，进程之间的耦合不紧密，难以共享资源，如打开的文件。
- 任务管理低效 ：单线程进程难以高效地管理多个并发和交互的任务，如等待和处理用户输入、等待文件或网络输入以及进行计算。
- I/O 效率低 ：I/O 密集型程序通常局限于简单的读 - 修改 - 写模型。在处理顺序文件时，启动尽可能多的读写操作可能更高效。Windows 允许异步重叠 I/O，但线程通常可以用更少的编程工作实现相同的效果。
- 多处理器利用不足 ：Windows 可以在多处理器计算机的不同处理器上调度独立线程，通过利用多个处理器并发执行应用程序组件，通常可以提高性能。

线程具有以下特点：
- 独立执行单元 ：线程是进程内的独立执行单元。多线程编程需要组织和协调线程的执行，以简化程序并利用程序和主机计算机的固有并行性。
- 共享与