Vvmebel.com

Новости с мира ПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое многопоточность в программировании

Многопоточность

Многопото́чность — свойство платформы (например, операционной системы, виртуальной машины и т. д.) или приложения, состоящее в том, что процесс, порождённый в операционной системе, может состоять из нескольких потоков, выполняющихся «параллельно», то есть без предписанного порядка во времени. При выполнении некоторых задач такое разделение может достичь более эффективного использования ресурсов вычислительной машины.

Такие потоки называют также потоками выполнения (от англ. thread of execution ); иногда называют «нитями» (буквальный перевод англ. thread ) или неформально «тредами».

Сутью многопоточности является квазимногозадачность на уровне одного исполняемого процесса, то есть все потоки выполняются в адресном пространстве процесса. Кроме этого, все потоки процесса имеют не только общее адресное пространство, но и общие дескрипторы файлов. Выполняющийся процесс имеет как минимум один (главный) поток.

Многопоточность (как доктрину программирования) не следует путать ни с многозадачностью, ни с многопроцессорностью, несмотря на то, что операционные системы, реализующие многозадачность, как правило реализуют и многопоточность.

К достоинствам многопоточности в программировании можно отнести следующее:

  • Упрощение программы в некоторых случаях за счет использования общего адресного пространства.
  • Меньшие относительно процесса временны́е затраты на создание потока.
  • Повышение производительности процесса за счет распараллеливания процессорных вычислений и операций ввода/вывода.

Содержание

Типы реализации потоков

  • Поток в пространстве пользователя. Каждый процесс имеет таблицу потоков, аналогичную таблице процессов ядра.

Достоинства и недостатки этого типа следующие: Недостатки

  1. Отсутствие прерывания по таймеру внутри одного процесса
  2. При использовании блокирующего системного запроса для процесса все его потоки блокируются.
  3. Сложность реализации
  • Поток в пространстве ядра. Наряду с таблицей процессов в пространстве ядра имеется таблица потоков.
  • «Волокна» (англ.fibers ). Несколько потоков режима пользователя, исполняющихся в одном потоке режима ядра. Поток пространства ядра потребляет заметные ресурсы, в первую очередь физическую память и диапазон адресов режима ядра для стека режима ядра. Поэтому было введено понятие «волокна» — облегчённого потока, выполняемого исключительно в режиме пользователя. У каждого потока может быть несколько «волокон».

Взаимодействие потоков

В многопоточной среде часто возникают проблемы, связанные с использованием параллельно исполняемыми потоками одних и тех же данных или устройств. Для решения подобных проблем используются такие методы взаимодействия потоков, как взаимоисключения (мьютексы), семафоры, критические секции и события

  • Взаимоисключения (mutex, мьютекс) — это объект синхронизации, который устанавливается в особое сигнальное состояние, когда не занят каким-либо потоком. Только один поток владеет этим объектом в любой момент времени, отсюда и название таких объектов (от английского mutually exclusive access — взаимно исключающий доступ) — одновременный доступ к общему ресурсу исключается. После всех необходимых действий мьютекс освобождается, предоставляя другим потокам доступ к общему ресурсу. Объект может поддерживать рекурсивный захват второй раз тем же потоком, увеличивая счетчик, не блокируя поток, и требуя потом многократного освобождения. Таков, например, mutex в Win32 и KMUTEX в ядре Windows. Тем не менее есть и такие реализации, которые не поддерживают такое и приводят к взаимной блокировке потока при попытке рекурсивного захвата. Это FAST_MUTEX в ядре Windows и критическая секция в Win32.
  • Семафоры представляют собой доступные ресурсы, которые могут быть приобретены несколькими потоками в одно и то же время, пока пул ресурсов не опустеет. Тогда дополнительные потоки должны ждать, пока требуемое количество ресурсов не будет снова доступно. Семафоры очень эффективны, поскольку они позволяют одновременный доступ к ресурсам. Семафор есть логическое расширение мьютекса — семафор со счетчиком 1 эквивалентен мьютексу, но счетчик может быть и более 1.
  • События. Объект, хранящий в себе 1 бит информации «просигнализирован или нет», над которым определены операции «просигнализировать», «сбросить в непросигнализированное состояние» и «ожидать». Ожидание на просигнализированном событии есть отсутствие операции с немедленным продолжением исполнения потока. Ожидание на непросигнализированном событии приводит к приостановке исполнения потока до тех пор, пока другой поток (или же вторая фаза обработчика прерывания в ядре ОС) не просигнализирует событие. Возможно ожидание нескольких событий в режимах «любого» или «всех». Возможно также создания события, автоматически сбрасываемого в непросигнализированное состояние после пробуждения первого же — и единственного — ожидающего потока (такой объект используется как основа для реализации объекта «критическая секция»). Активно используются в MS Windows, как в режиме пользователя, так и в режиме ядра. Аналогичный объект имеется и в ядре Linux под названием kwait_queue.
  • Критические секции обеспечивают синхронизацию подобно мьютексам за исключением того, что объекты, представляющие критические секции, доступны в пределах одного процесса. События, мьютексы и семафоры также можно использовать в однопроцессном приложении, однако реализации критических секций в некоторых ОС (например, Windows NT) обеспечивают более быстрый и более эффективный [1][2] механизм взаимно-исключающей синхронизации — операции «получить» и «освободить» на критической секции оптимизированы для случая единственного потока (отсутствия конкуренции) с целью избежать любых ведущих в ядро ОС системных вызовов. Подобно мьютексам объект, представляющий критическую секцию, может использоваться только одним потоком в данный момент времени, что делает их крайне полезными при разграничении доступа к общим ресурсам.
  • Условные переменные (condvars). Сходны с событиями, но не являются объектами, занимающими память — используется только адрес переменной, понятие «содержимое переменной» не существует, в качестве условной переменной может использоваться адрес произвольного объекта. В отличие от событий, установка условной переменной в просигнализированное состояние не влечет за собой никаких последствий в случае, если на данный момент нет потоков, ожидающих на переменной. Установка события в аналогичном случае влечет за собой запоминание состояния «просигнализировано» внутри самого события, после чего следующие потоки, желающие ожидать события, продолжают исполнение немедленно без остановки. Для полноценного использования такого объекта необходима также операция «освободить mutex и ожидать условную переменную атомарно». Активно используются в UNIX-подобных ОС. Дискуссии о преимуществах и недостатках событий и условных переменных являются заметной частью дискуссий о преимуществах и недостатках Windows и UNIX.
  • Порт завершения ввода-вывода (IO completion port, IOCP). Реализованный в ядре ОС и доступный через системные вызовы объект «очередь» с операциями «поместить структуру в хвост очереди» и «взять следующую структуру с головы очереди» — последний вызов приостанавливает исполнение потока в случае, если очередь пуста, и до тех пор, пока другой поток не осуществит вызов «поместить». Самой важной особенностью IOCP является то, что структуры в него могут помещаться не только явным системным вызовом из режима пользователя, но и неявно внутри ядра ОС как результат завершения асинхронной операции ввода-вывода на одном из дескрипторов файлов. Для достижения такого эффекта необходимо использовать системный вызов «связать дескриптор файла с IOCP». В этом случае помещенная в очередь структура содержит в себе код ошибки операции ввода-вывода, а также, для случая успеха этой операции — число реально введенных или выведенных байт. Реализация порта завершения также ограничивает число потоков, исполняющихся на одном процессоре/ядре после получения структуры из очереди. Объект специфичен для MS Windows, и позволяет обработку входящих запросов соединения и порций данных в серверном программном обеспечении в архитектуре, где число потоков может быть меньше числа клиентов (нет требования создавать отдельный поток с расходами ресурсов на него для каждого нового клиента).
  • ERESOURCE. Мьютекс, поддерживающий рекурсивный захват, с семантикой разделяемого или эксклюзивного захвата. Семантика: объект может быть либо свободен, либо захвачен произвольным числом потоков разделяемым образом, либо захвачен всего одним потоком эксклюзивным образом. Любые попытки осуществить захваты, нарушающее это правило, приводят к блокировке потока до тех пор, пока объект не освободится так, чтобы сделать захват разрешенным. Также есть операции вида TryToAcquire — никогда не блокирует поток, либо захватывает, либо (если нужна блокировка) возвращает FALSE, ничего не делая. Используется в ядре Windows, особенно в файловых системах — так, например, любому кем-то открытому дисковому файлу соответствует структура FCB, в которой есть 2 таких объекта для синхронизации доступа к размеру файла. Один из них — paging IO resource — захватывается эксклюзивно только в пути обрезания файла, и гарантирует, что в момент обрезания на файле нет активного ввода-вывода от кэша и от отображения в память.
  • Rundown protection. Полудокументированный (вызовы присутствуют в файлах-заголовках, но отсутствуют в документации) объект в ядре Windows. Счетчик с операциями «увеличить», «уменьшить» и «ждать». Ожидание блокирует поток до тех пор, пока операции уменьшения не уменьшат счетчик до нуля. Кроме того, операция увеличения может отказать, и наличие активного в данный момент времени ожидания заставляет отказывать все операции увеличения.
Читать еще:  Точки зрения безопасности

Критика терминологии

Перевод английского термина thread как «поток» в контексте, связанном с программированием, противоречит его же переводу «нить» в общеязыковом контексте, а также создает коллизии с термином stream («поток»).

Однако, термин «поток» связан с переводами иностранной технической литературы, выполненными в 1970-х годах издательством «Мир». В настоящее время в «академических кругах» (то есть в учебниках, методических пособиях, курсах ВУЗов, диссертациях и пр.) он считается эталонным. Термины же «нить», «тред» и т. п. считаются техническими жаргонизмами.

Многопоточность в C

Что такое тема?
Поток — это отдельный поток последовательности внутри процесса. Поскольку потоки имеют некоторые свойства процессов, их иногда называют.

Каковы различия между процессом и потоком?
Потоки не являются независимыми друг от друга, как процессы, в результате потоки делятся с другими потоками своими разделами кода, данными и ресурсами ОС, такими как открытые файлы и сигналы. Но, как и процесс, поток имеет свой собственный программный счетчик (ПК), набор регистров и пространство стека.

Почему многопоточность?
Потоки — это популярный способ улучшить приложение с помощью параллелизма. Например, в браузере несколько вкладок могут быть разными потоками. MS word использует несколько потоков, один поток для форматирования текста, другой поток для обработки ввода и т. Д.
Потоки работают быстрее, чем процессы по следующим причинам:
1) Создание темы намного быстрее.
2) Переключение контекста между потоками происходит намного быстрее.
3) темы могут быть легко прекращены
4) Связь между потоками быстрее.

rmuhamma/OpSystems/Myos/threads.htm для получения более подробной информации.

Можем ли мы написать многопоточные программы на C?
В отличие от Java, многопоточность не поддерживается стандартом языка. POSIX Threads (или Pthreads) — это стандарт POSIX для потоков. Реализация pthread доступна с компилятором gcc.

Простая C-программа для демонстрации использования базовых функций pthread
Обратите внимание, что приведенная ниже программа может компилироваться только с компиляторами C с библиотекой pthread.

#include
#include
#include //Header file for sleep(). man 3 sleep for details.
#include

// Обычная функция C, которая выполняется как поток
// когда его имя указано в pthread_create ()

void *myThreadFun( void *vargp)

printf ( «Printing GeeksQuiz from Thread n» );

printf ( «Before Threadn» );

printf ( «After Threadn» );

В main () мы объявляем переменную с именем thread_id, которая имеет тип pthread_t, который является целым числом, используемым для идентификации потока в системе. После объявления thread_id мы вызываем функцию pthread_create () для создания потока.
pthread_create () принимает 4 аргумента.
Первый аргумент — это указатель на thread_id, который устанавливается этой функцией.
Второй аргумент определяет атрибуты. Если значение равно NULL, то должны использоваться атрибуты по умолчанию.
Третий аргумент — это имя функции, которая должна быть выполнена для создаваемого потока.
Четвертый аргумент используется для передачи аргументов функции, myThreadFun.
Функция pthread_join () для потоков является эквивалентом wait () для процессов. Вызов pthread_join блокирует вызывающий поток, пока поток с идентификатором, равным первому аргументу, не завершится.

Как скомпилировать вышеуказанную программу?
Чтобы скомпилировать многопоточную программу с использованием gcc, нам нужно связать ее с библиотекой pthreads. Ниже приведена команда, используемая для компиляции программы.

AC программа для отображения нескольких потоков с глобальными и статическими переменными
Как упомянуто выше, все потоки разделяют сегмент данных. Глобальные и статические переменные хранятся в сегменте данных. Таким образом, они являются общими для всех потоков. Следующий пример программы демонстрирует то же самое.

#include
#include
#include
#include

// Давайте создадим глобальную переменную, чтобы изменить ее в потоках

// Функция, выполняемая всеми потоками

void *myThreadFun( void *vargp)

// Сохраняем аргумент значения, переданный в этот поток

int *myid = ( int *)vargp;

// Давайте создадим статическую переменную для наблюдения за ее изменениями

static int s = 0;

// Изменить статические и глобальные переменные

// Распечатать аргумент, статические и глобальные переменные

printf ( «Thread ID: %d, Static: %d, Global: %dn» , *myid, ++s, ++g);

Правильная многопоточность: «Да» — плавности, «нет» — блокировкам!

Содержание статьи

Известно, что приложения бывают однопоточные и многопоточные. Single thread софт кодить легко и приятно: разработчику не надо задумываться о синхронизации доступа, блокировках, взаимодействии между нитями и так далее. В многопоточной среде все эти проблемы часто становятся кошмаром для программиста, особенно если опыта работы с тредами у него еще не было. Чтобы облегчить себе жизнь в будущем и сделать multi thread приложение надежным и производительным, нужно заранее продумать, как будет устроена работа с потоками. Эта статья поможет твоему мозгу увидеть правильное направление!

Асинхронное программирование набирает обороты. Пользователи любят, когда софт выполняет все действия практически моментально, а UI работает плавно и без лагов. Как бы ни росла производительность железа, но соответствовать таким высоким требованиям можно только с помощью тредов и асинхронности, а это, в свою очередь, создает множество мелких и не очень проблем, которые придется решать обычным программистам.

Для того чтобы понять, что за подводные камни таит в себе работа в многопоточной среде, нужно взглянуть на следующий код:

У нас есть функция Foo, которая выполняет некоторые действия и возвращает результат. В главном потоке программы мы запускаем ее, получаем результат работы и идем делать дальше свои дела. Все хорошо, за исключением того, что выполнение Foo занимает довольно длительное время и ее вызов в GUI-потоке приведет к замерзанию всего интерфейса.

Это плохо, очень плохо. Современный юзер такого не переживет. Поэтому мы, немного подумав, решаем вынести действия, выполняемые в нашей функции, в отдельный поток. GUI не залипнет, а Foo спокойно отработает в своем треде.

Асинхронный вызов функции

С выходом C++11 жить стало проще. Теперь для создания своего треда не надо использовать сложные API Майкрософт или вызывать устаревшую _beginthread. В новом стандарте появилась нативная поддержка работы с потоками. В частности, сейчас нас интересует класс std::thread, который является не чем иным, как STL представлением потоков. Работать с ним — одно удовольствие, для запуска своего кода достаточно лишь передать его в конструктор std::thread в виде функционального объекта, и можно наслаждаться результатом.

Стоит также отметить, что мы можем дождаться, когда поток закончит свою работу. Для этого нам пригодится метод thread::join, который как раз и служит для этих целей. А можно и вовсе не дожидаться, сделав thread::detach. Наш предыдущий однопоточный пример может быть преобразован в multi thread всего лишь добавлением одной строки кода.

Читать еще:  Что значит объектно ориентированное программирование

Казалось бы, все хорошо. Мы запустили Foo в отдельном потоке, и, пока она отрабатывает, мы спокойно занимаемся своими делами, не заставляя основной поток ждать завершения длительной операции. Но есть одно но. Мы забыли, что Foo возвращает некий результат, который, как ни странно, нам нужен. Самые смелые могут попробовать сохранять результат в какую-нибудь глобальную переменную, но это не наш метод — слишком непрофессионально.

Специально для таких случаев в STL есть замечательные std::async и std::future — шаблонная функция и класс, которые позволяют запустить код асинхронно и получить по запросу результат его работы. Если переписать предыдущий пример с использованием новых примитивов, то мы получим приблизительно следующее:

В std::async мы передали флаг std::launch::async, который означает, что код надо запустить в отдельном потоке, а также нашу функцию Foo. В результате мы получаем объект std::future. После чего мы опять продолжаем заниматься своими делами и, когда нам это понадобится, обращаемся за результатом выполнения Foo к переменной f, вызывая метод future::get.

Пример использования std::thread

Хакер #174. Собираем квадрокоптер

Выглядит все идеально, но опытный программист наверняка задаст вопрос: «А что будет, если на момент вызова future::get функция Foo еще не успеет вернуть результат своих действий?» А будет то, что главный поток остановится на вызове get до тех пор, пока асинхронный код не завершится.

Таким образом, при использовании std::future главный поток может заблокироваться, а может и нет. В итоге мы получим нерегулярные лаги нашего GUI. Наша цель — полностью избежать таких блокировок и добиться того, чтобы главный тред работал быстро и без фризов.

Concurrent Queue

В примере с future::get мы фактически использовали мьютекс. Во время попытки получения значения из std::future код шаблонного класса проверял, закончил ли свою работу поток, запущенный с помощью std::async, и если нет, то ожидал его завершения. Для того чтобы один поток никогда не ждал, пока отработает другой, умные программисты придумали потокобезопасную очередь.

Любой кодер знает такие структуры данных, как вектор, массив, стек и так далее. Очередь — это одна из разновидностей контейнеров, работающая по принципу FIFO (First In First Out). Thread-safe очередь отличается от обычной тем, что добавлять и удалять элементы можно из разных потоков и при этом не бояться, что мы одновременно попробуем записать или удалить что-нибудь из очереди, тем самым с большой долей вероятности получив падение программы или, что еще хуже, неопределенное поведение.

Concurrent queue можно использовать для безопасного выполнения кода в отдельном потоке. Выглядит это примерно так: в потокобезопасную очередь мы кладем функциональный объект, а в это время в рабочем потоке крутится бесконечный цикл, который на каждой итерации обращается к очереди, достает из нее переданный ей код и выполняет его. Чтобы лучше понять, можно взглянуть на код:

Теперь наш код выполняется в очереди, в другом потоке. Более того, мы можем отправить на выполнение не только Foo, но и другие функции, которые выполняются слишком долго. При этом мы не будем каждый раз создавать отдельный thread для каждой функции.

Документация шаблонного класса std::feature

Но мы опять забыли про возвращаемое значение. Одним из способов решения этой проблемы будет обратный вызов. Мы должны передавать в рабочую очередь не только код, требующий выполнения, но и callback-функцию, которая будет вызвана вычисленным значением в качестве параметра.

Но тут следует помнить, что обратный вызов будет сделан в рабочем потоке, а не в клиентском, поэтому заранее следует позаботиться о безопасной передаче значения. Если все приложение построено на основе архитектуры потокобезопасных очередей, то есть у каждого объекта есть своя очередь команд, то решение данной проблемы становится очевидным — мы просто будем поручать выполнение обратного вызова очереди, в которой работает объект, запросивший у нас выполнение Foo.

Еще один вариант использования concurrent queue

На словах это звучит довольно просто, но на практике придется решать множество проблем, которые так или иначе связаны с многопоточностью. Так как все происходит асинхронно, то вполне может быть, что по окончании выполнения какого-либо кода объект, запросивший это выполнение, уже не будет существовать и, возвращая ему значение вычислений, мы можем сломать всю программу. Такие нюансы надо учитывать с самого начала, чтобы на этапе проектирования исключить все подобные ситуации.

Заключение

Асинхронное программирование нынче в тренде. Пользовательские интерфейсы iOS и Windows Phone работают плавно и без лагов как раз из-за того, что в их основу заложены принципы, позволяющие избегать блокировок потоков в ожидании результатов работы тех или иных длительных действий. И чем дальше, тем более ярко будет выражено движение в сторону асинхронности работы ПО.

Многопоточное программирование

1. Введение

К счастью, все может быть совсем не так — выбор за вами!

Следующий ниже материал объясняет, чем является и чем не является многопоточное программирование, исследует вопросы производительности и масштабируемости, приводит примеры реальных программ, а также проливает свет на несколько довольно неожиданных особенностей C++.

Не знаю стоит ли отдельно упоминать, но статья развивает излагавшиеся в предыдущем материале Интерфейсы и Сообщения базовые принципы, так что если для вас это является новостью, то имеет смысл предварительно ознакомиться.

С уважением, Сергей Деревяго.

2. Многопоточное программирование

К сожалению, с точки зрения абсолютного большинства программистов и авторов (а порою и весьма уважаемых и компетентных в своей области авторов) MT — это все то же самое обычное программирование, разве что щедро усыпанное невообразимым количеством mutex-ов «для корректности». В типичной настольной книжке вам приведут стандартный пример с двумя потоками (т.е. thread-ами), одновременно изменяющими значение одной и той же переменной, лихо вылечат ошибку посредством пресловутого mutex-а, а заодно и растолкуют что такое deadlock и почему много mutex-ов тоже плохо.

М-да. «И куды крестьянину податься?»

К счастью, не все так плохо: в природе встречаются авторы действительно понимающие MT. Авторы, стоявшие у истоков Стандарта POSIX Threads и умеющие доходчиво объяснять суть дела. Самой важной, классической книгой по теме, для нас безусловно является David R. Butenhof «Programming with POSIX Threads» — вряд ли вы в полной мере постигнете C/C++ MT не прочитав данной книги. Ну а классический FAQ по теме — это сообщения в ньюсгруппе comp.programming.threads того же автора. Скажем, если вам не вполне понятно использование некоторой функции и/или термина, то один из наиболее простых и эффективных способов — это поиск сообщений автора Butenhof с заданным ключевым словом, например попробуйте: priority inversion group:comp.programming.threads author:Butenhof.

А теперь к делу. Итак, что же такое правильное MT приложение? Правильное MT приложение — это прежде всего правильный дизайн! Вы никогда не сможете превратить серьезное однопоточное приложение в хорошее многопоточное приложение, сколько бы mutex-ов вы в него не добавили! Butenhof определяет его следующим образом: Multithreading is defined by an application design that ALLOWS FOR concurrent or simultaneous execution. Т.е.

    Многопоточное программирование определяется дизайном приложения, который РАЗРЕШАЕТ параллельное одновременное исполнение.
Читать еще:  Уроки программирования для чайников

Вдумайтесь! Не «приложение, исполняющее несколько потоков», а прежде всего «дизайн, разрешающий параллельное исполнение». Даже не требующий! Кстати, использование блокировок не разрешает параллельное исполнение, т.е. использование mutex-ов, вообще говоря, не дает возможности получить хороший MT дизайн!

Не удержусь и отмечу еще один архитектурный изъян многострадальной Java (и ее недалеких клонов), содержащей по mutex-у в каждом объекте и даже предоставляющей ключевое слово synchronized , позволяющее вам легко и удобно создавать методы, параллельное одновременное исполнение которых невозможно. Да-да, все именно так и есть, как оно выглядит: языки и технологии программирования зачастую проектируются технически некомпетентными в этой области специалистами!

«За что же досталось mutex-у?!» — спросит меня опешивший читатель. «Неужели примитивы синхронизации вроде mutex-ов, semaphore-ов и т.п. вообще не нужны в MT приложениях?!» Ну, что же: они безусловно нужны для реализации некоторых, крайне низкоуровневых интерфейсов, но в обычном коде им просто нет места. Типичным примером правильного MT дизайна является приложение, в котором потоки извлекают из очереди сообщения для обработки и помещают в нее свои сообщения, обработка которых может быть произведена параллельно. Вот для реализации подобного рода очереди они и предназначены, а обычный код имеет дело только лишь с ее интерфейсом. К тому же, для случая ST приложения класс-реализация данного интерфейса никаких mutex-ов, очевидно, не должен использовать.

Судя по всему, идеальным MT приложением является приложение, в котором потоки вообще избегают какой бы то ни было синхронизации и, следовательно, могут исполняться без всяких взаимных задержек. На первый взгляд такая ситуация кажется абсурдной, но если в качестве некоего «логически единого» приложения представить себе два ST Web-сервера, работающих на двух разных машинах и отдающих пользователям один и тот же статический контент из собственных локальных копий, то мы имеем дело как раз с тем самым идеальным случаем, когда добавление второго, абсолютно независимого потока (факт. запуск на другой машине зеркального сервера) в буквальном смысле удваивает общую производительность комплекса, без оговорок.

Но в реальных MT приложениях потоки работают в кооперации друг с другом (и операционной системой, конечно же) и, следовательно, вынуждены синхронизировать свою работу. А синхронизация неизбежно приводит к задержкам, на время которых независимое одновременное исполнение приостанавливается. Так что количество и продолжительность промежутков синхронизации в правильно спроектированном MT приложении должна стремиться к относительному нулю, т.е. быть исчезающе малой по сравнению с общим временем работы потока.

Описанный выше дизайн потоки+очередь является классическим примером правильного MT приложения, если конечно потоки не пытаются передавать друг другу настолько малые подзадачи, что операция по помещению/извлечению сообщения из очереди занимает больше времени, чем обработка подзадачи самим потоком «на месте». Дизайн потоки+очередь мы и будем использовать в нашем учебном примере mtftext, равно как и в следующих за ним приложениях.

3. Многопоточное программирование на C++

3.1. example1.exe: работа с памятью

Прямым решением данной проблемы является повсеместное явное использование собственного распределителя памяти, кэширующего полученные от глобального распределителя блоки. Т.е. своего объекта mem_pool для каждого отдельного потока (как минимум). Конечно, с точки зрения удобства кодирования повсеместное мелькание ссылок mem_pool& трудно назвать приемлемым — стоит ли овчинка выделки? Давайте разберемся с помощью следующего примера:

Программа запускает заданное в командной строке количество потоков и в каждом из них выполнят фиксированное количество вставок/удалений элементов в стандартный список. Отличие функции start_ders состоит в том, что вместо стандартного аллокатора по умолчанию lst использует аллокатор на основе mem_pool .

ЧТО такое многопоточность?

Такие потоки называют также потоками выполнения (от англ. thread of execution); иногда называют «нитями» (буквальный перевод англ. thread) или неформально «тредами».

Сутью многопоточности является квазимногозадачность на уровне одного исполняемого процесса, то есть все потоки выполняются в адресном пространстве процесса. Кроме этого, все потоки процесса имеют не только общее адресное пространство, но и общие дескрипторы файлов. Выполняющийся процесс имеет как минимум один (главный) поток.

многопоточность это присутствие множества потоков гдето например програмы приложения игры процессоры т. е. у них внутри. Для приложений программ и игр у которых один поток означает что для них ваш процессор одноядерный и если он мог 100% грузится и выдавать результат в своём максимуме что даёт 100% в игре, программе то с однопоточной игрой он будет грузится если процессор двухядерный на 50% так как формула проста 100 процентов делим на колво ядер = 50% (но не одно ядро а каждое так видимо но это не точно уже распределяет виндовс вмешиваясь и это хорошо) а так как некоторым процессорам необходимо работать во всю ядерность что они умеют (это и дает 100% нагрузки в диспетчере задач и максимум на что он способен) ваш процессор может нетянуть игру или программу чисто из за того что её так сделали
а бывает например программы supercopier двухпоточной у неё один поток занимается всей копировкой а второй подсчитывает информацию о файлах и кладет их в список в таком случае хоть это и пригодится при загруженности толку не много как один поток для главного дела
технологии SMT, HT для амд и интел разные названия одного и тогоже для процессоров имеют ввиду когда говорят о многопоточности т. е. добавления ядер виртуальных к основным методом отнимания силы в 2 раза у каждого основного ядерка чтобы дать в 2 раза больше колва ядерок и скоро эти технологии прогрессируют и будут давать больше потоков это может усилить работу процессора на многопоточных программах играх приложениях если хватит потоков

варкрафт 3 тормозит игра какого года а процессор новее? да просто для него ваш процессор одноядерный. Эта проблема решена в патче 1.29 но на примере pentium d 925 который выдавал 60fps на одном ядре вдруг два ядра когда заработали начали выдавать 10fps это пример очень позорен для разработчиков так как смысл многопотока как раз задействовать больше ядер чтобы увеличить производительность а оно в fps очень хорошо выражается
хорошо когда fps 100 counter-strike 1.6 тому пример в сравнении с 60 fps (она тоже однопоточная)

javascript язык програмирования для веб сайтов всё что будет написано на этом языке будет будет использовать только одно ядро и не сам яваскрипт а браузер в те моменты когда на странице будет обрабатывает имено его если у вас 6ядерный комп делите всю ево мощ в 6 раз так же и с adobe flash player играми но не с видео и не html5

и какой бы вы процессор некупили так будет всегда и это исправить может только разработчик стороний патч от тех кто хочет позаботится просто несработает так как этих благодельцев (тех кто пишет моды патчи к старым играм например или расширения для браузеров хоть это неточно про расширения) просто им связывают руки.
ситуацию с javascript можно исправить так как он всего лиш модуль пусть ктото напишет его снова с нуля чтобы он мог в многоядерность потому что когда сайт тормозит в основном помимо рекламы тормозит именно он и эту проблему никто решать нехочет

проверять на потоки можно в process explorer

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×