《C++并发编程》《初识C++并发》

一、基础概念介绍

1.1什么是并发
并发，在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。
1.2什么是并行
当系统有一个以上CPU时,则线程的操作有可能非并发。当一个CPU执行一个线程时，另一个CPU可以执行另一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行(Parallel)。
区别：
并发和并行是即相似又有区别的两个概念，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。倘若在计算机系统中有多个处理机，则这些可以并发执行的程序便可被分配到多个处理机上，实现并行执行，即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序，这样，多个程序便可以同时执行。

1.3多进程并发与多线程并发
多进程并发：
多进程并发是指在同一时间段内，同时运行多个进程，以实现并发执行。在多进程并发中，每个进程都有自己的地址空间和资源，并且可以独立地执行任务。
多进程并发通常用于处理多个独立的、相互之间没有直接关联的任务，这些任务可以并行执行，以提高程序的执行效率。
在多进程并发中，需要使用进程创建和管理函数来创建新的进程，并且需要使用进程间通信（IPC）机制来实现进程之间的数据共享和协调。常见的进程间通信机制包括管道、消息队列、共享内存、信号量等。
多线程并发：
多线程并发是指在同一程序中同时执行多个线程，以实现并发执行。与多进程并发相比，多线程并发具有更高的资源共享性和灵活性，因为多个线程可以共享同一个进程的地址空间和资源。
在多线程并发中，每个线程可以独立执行不同的任务，这些任务可以是进程内的一部分，也可以是整个进程。多线程并发适用于同时执行多个相互之间有一定关联的任务，以提高程序的执行效率。

二、为什么要使用并发技术

2.1为分离关注点而并发
1、模块化设计：并发技术可以将程序划分为独立的模块，每个模块负责不同的任务，这样可以使程序结构更清晰，方便维护和扩展。
2、资源隔离：并发技术可以有效地隔离资源，防止资源冲突和竞争，保证程序的稳定性和可靠性。
3、解耦设计：并发技术可以将程序中的各个模块解耦，减少模块之间的依赖关系，提高程序的灵活性和可扩展性。
优化性能：并发技术可以充分利用系统资源，提高程序的性能和效率。例如，多线程技术可以同时执行多个任务，减少等待时间，提高程序的响应速度。
2.2为提升性能而并发
1、使用线程库：C++标准库提供了线程库，其中包含创建和管理线程的类和函数。可以使用这些类和函数来创建和管理多个线程，将任务分配给不同的线程并发执行。
2、任务分解：将任务分解为多个独立的子任务，并为每个子任务创建一个线程。这样可以充分利用多核处理器或多处理器系统的优势，提高程序的并行度和执行效率。
3、数据并行：如果程序中有大量数据需要处理，可以考虑使用数据并行的方式将数据划分为多个块，并为每个块创建一个线程进行处理。这样可以充分利用多核处理器或多处理器系统的优势，提高数据处理的速度。
4、线程同步：在多线程编程中，需要确保线程之间的同步和协调。可以使用互斥锁、条件变量、信号量等机制来避免线程之间的竞争和冲突，保证程序的正确性和性能。
5、线程池：使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程的开销，提高程序的性能。可以使用线程池类或函数来创建和管理一个线程池，将任务分配给不同的线程并发执行。
6、异步编程：使用异步编程可以避免阻塞主线程的执行，提高程序的响应性和性能。可以使用异步函数和相关类来处理异步操作，将耗时的操作交给后台线程执行。

三、简单示例

#include<iostream>
#include<thread>
void hello(){
	std::cout<<"hello concurrent world!\n";
}
int main(){
	std::thread t(hello);
	t.join();
}

四、总结

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

五、参考连接

《C++并发编程实战（第二版）》