目录
一、线程概念
(一)基本概念理解
(二)逻辑线程 vs 硬件线程
逻辑线程(Logical Thread)
硬件线程(Hardware Thread)
理解示例分析
(三)线程、核心、函数
核心(Core)
线程(Thread)
函数(Function)
示例理解分析
(四)程序、进程、线程、协程
程序(Program)
进程(Process)
线程(Thread)
协程(Coroutine)
二、多线程理念引入
(一)相关概念
时间分片
上下文切换
线程安全函数(Thread-Safe Functions)
可重入函数(Reentrant Functions)
线程私有数据
阻塞和非阻塞
(二)多线程基本必要性分析
(三)多线程应用案例分析
通过多线程并发提升处理能力
通过多线程改变程序编写方式
三、多线程同步
(一)总体概述
为什么需要多线程同步
哪些情况需要同步
多线程同步的方式
(二)串行化
(三)原子操作和原子变量
(四)锁
互斥锁
读写锁
自旋锁
锁的粒度
粗粒度锁
中粒度锁
细粒度锁
锁的范围
死锁
(五)条件变量
(六)非阻塞的lock-free同步机制
CAS loop实现lock-free
无锁数据结构:lock-free stack
非锁实现线程安全或者部分线程安全的常见做法
(七)理解程序序、内存序和乱序执行
(八)理解Store Buffer
(九)理解Invalidate Queue
(十)内存屏障
四、总结
干货分享,感谢您的阅读!
在现代计算机编程中,多线程技术已成为实现高性能和并发处理的关键手段。无论是在服务器端的大规模数据处理,还是在客户端的响应式应用设计中,多线程编程都能显著提升程序的效率。然而,随着多线程的引入,开发者也面临着复杂的挑战:如何确保线程安全?怎样合理分配和同步资源?在本文中,我们将从多线程编程的基本概念入手,逐步剖析多线程的常用模式与同步机制,帮助你深入理解和掌握多线程编程的核心要素。无论你是多线程编程的入门者,还是有经验的开发者,这篇文章都将为你提供系统性、实用性兼备的指导。
一、线程概念
(一)基本概念理解
线程是计算机程序执行的最小单位,它是进程内的一个独立执行序列。线程是操作系统调度的基本单位,可以并发执行,共享同一进程的资源,如内存空间、文件句柄等。线程通常由操作系统内核进行管理和调度,不同线程之间可以协同工作,实现并发执行,从而提高程序的性能和响应能力。
在多线程编程中,程序可以同时执行多个线程,这些线程可以独立运行,执行不同的任务,或者协同工作以完成一个复杂的任务。每个线程都有自己的执行上下文,包括程序计数器、寄存器、栈等,以便它们能够独立执行,并且可以共享进程的资源,例如全局变量、堆内存等。