C++學習之線程詳解
開篇
多線程是開發(fā)中必不可少的,往往我們需要多個任務并行,就需要多線程開發(fā);就好比圖像檢測和圖像結果的處理,這就是一個可閉環(huán)的任務,用多線程是可以加速這個任務的;
線程的狀態(tài)
就緒態(tài):線程能夠運行,正在等待處理機資源;
運行態(tài):正在運行,可能有多個線程處于運行態(tài);
阻塞態(tài):線程由于等待某些條件而無法運行,例如IO、鎖、互斥量等;
終止態(tài):線程從起始函數(shù)返回或被取消;
多線程的構建
有三種方式可以構建多線程,前提是都需要引入pthread.h這個頭文件;
1、函數(shù);
2、仿函數(shù);
3、Lambda表達式;
三者的本質都是在調用函數(shù);
// 函數(shù)方式 void fun(string s){ cout<< &s<<endl; cout<< "first thread programm"<<s<<endl; } int main(){ string s = "Hell world"; thread th = thread(fun, s); th.join(); }
上面代碼為最簡單線程的一個構造;
join函數(shù)是一個等待線程完成函數(shù),主線程需要等待子線程運行結束才可以結束;還有一個detach的函數(shù),會讓線程在后臺運行,需要等到程序退出才結束;
計算時間
計算時間在這里介紹兩種方式:
一、程序運行時間
long n =0; clock_t start,finish; start=clock(); while(n<1000000000) n++; finish=clock(); printf("spend time %f s \n", (double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); printf("spend time %f ms \n", (double)(finish-start)/1000);
這種方式和系統(tǒng)時間無關,一般用來調試時打印時間;
二、chrono
#include <chrono> //方式三 chrono std::chrono::system_clock::time_point Cstart = std::chrono::system_clock::now(); //系統(tǒng)時間 // std::chrono::steady_clock::time_point Cstart = std::chrono::steady_clock::now(); //穩(wěn)定時間 long n =0 ; while(n<1000000000)n++; std::chrono::system_clock::time_point Cend = std::chrono::system_clock::now(); //系統(tǒng)時間 std::chrono::duration<float> spend_time = Cend-Cstart; cout<<spend_time.count()<<endl;
這個方式用系統(tǒng)時間進行計算,在實際程序中用這個方式;
共享資源和互斥鎖
關于互斥鎖的概念,引用這篇博主的講解:文章
引入互斥鎖原因:當有兩個線程共享一塊資源時,容易造成沖突,也就是上個線程還沒結束就進行下個線程,舉個例子就是讀寫操作,添加互斥鎖可以很好的解決這個沖突問題;
互斥鎖是個簡單的加鎖方法,互斥鎖只有兩種狀態(tài):上鎖(lock)和解鎖(unlock);
互斥鎖特點:
1、原子性:把一個互斥量鎖定為一個原子操作,這意味著如果一個線程鎖定了一個互斥量,沒有其他線程在同一時間可以成功鎖定這個互斥量;
2、唯一性:如果一個線程鎖定了一個互斥量,在它解除鎖定之前,沒有其他線程可以鎖定這個互斥量;
3、非繁忙等待:如果一個線程已經(jīng)鎖定了一個互斥量,第二個線程又試圖去鎖定這個互斥量,則第二個線程將被掛起(不占用任何cpu資源),直到第一個線程解除對這個互斥量的鎖定為止,第二個線程則被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行,同時鎖定這個互斥量。
互斥鎖的使用:
mutex mtx; //創(chuàng)建互斥鎖對象 mtx.lock(); g_pcm_elapseds.push_back(std::make_pair(pcm_data, elapsed)); // 執(zhí)行語句 mtx.unlock();
condition_variable
condition_variable條件變量可以阻塞(wait)調用的線程直到使用(notify_one或notify_all)通知恢復為止
使用案例:
std::mutex mtx; std::condition_variable cv; bool ready = false; void print_thread_id(int id){ std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); cv.wait(lck,[]{return ready;}); std::cout<< "thread"<<id <<endl; } void go(){ std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); ready = true; cv.notify_all(); // 喚醒所有線程 }; int main(){ std::thread threads[10]; for(int i=0;i<10;i++){ threads[i] = std::thread(print_thread_id,i); } std::cout<< " thread read all done"<<endl; go(); for(auto &th:threads) th.join(); return 0; }
線程池
作用:每一個任務都起一個線程,這樣的效率是不高的,起一個線程池,哪個線程空閑就來處理任務,這樣的結構高效;
實現(xiàn)思想:管理一個任務隊列,一個線程隊列,然后每次取一個任務隊列分配給一個線程去做,循環(huán)反復;
這里參考一個Github:地址
其中的ThreadPool.h頭文件寫的很好,可以直接使用;
總結
線程這部分涉及的知識點比較多,實現(xiàn)起來細節(jié)也多。本篇先對其中的概念部分進行總結,實戰(zhàn)代碼部分可參考我提供的文章進行學習。后續(xù)有精力會更新在線程的實戰(zhàn),想要掌握線程還是需要從實戰(zhàn)中學習。
到此這篇關于C++學習之線程詳解的文章就介紹到這了,更多相關C++ 線程內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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