Linux多线程实现并行运行，提高系统运行效率 (linux多线程是并行运行)
随着计算机性能的不断提高和软件系统的复杂化，单线程运行程序已经无法满足程序的执行效率。多线程并行运行可以有效利用现代多核处理器的计算能力，提高系统运行效率。Linux是一个支持多线程处理的操作系统，本文将介绍如何利用Linux多线程机制实现并行运行，从而提高系统运行效率。
一、多线程并行运行的优势
多线程并行运行优化了程序执行过程中的资源利用率，同时，在多线程并行执行的过程中，多个线程可以同时进行多个任务，从而减少了等待时间。这种优化效果尤其在计算密集型任务中得到体现。在单线程任务中，当软件系统出现IO等待时，CPU空闲，造成系统资源的浪费；而多线程并行执行可以在一个线程IO等待的时候，让其他的线程继续执行任务，从而充分利用系统资源，提高系统的运行效率。另外，多线程并行运行可以提高程序的响应效率和处理速度。由于多线程并行运行可以同时执行多个任务，所以在一些需要同时处理多个请求的场景中可以得到越来越广泛的应用。
二、Linux多线程并发模型
Linux采用POSIX线程作为多线程并发模型，通过创建多个线程并发执行任务。线程是一个比进程更小粒度的执行单元。Linux系统中的线程与进程的主要区别在于，进程是将资源独立地划分给不同的程序，而线程是在同一个程序享资源，并发执行。线程可以共享大部分进程的地址空间，例如数据和代码段，因此，线程间通信更加方便，具有更高的性能。
三、多线程的创建与管理
多线程的创建需要调用pthread_create函数，该函数创建新线程并指定线程执行函数，即在多线程中要执行的任务。其函数原型如下：
int pthread_create (pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
其中，thread参数返回新线程ID，attr参数用于设置线程属性，一般设置为NULL即可，默认属性，start_routine参数是执行线程的函数，arg参数是传递给线程的参数。
线程的退出由自身完成，使用pthread_exit函数退出线程：
void pthread_exit (void *retval);
该函数终止正在调用的线程，并将retval指定的值传递给线程创建者。
pthread_join函数可以等待指定线程的结束，并在指定的线程结束后返回，释放线程资源。如果一些线程必须在其他线程结束时才能继续执行，则需要使用pthread_join函数。函数原型如下：
int pthread_join (pthread_t thread, void **retval);
其中，thread参数为等待的线程ID，retval参数返回线程的退出状态。
四、多线程的同步
多个线程并发执行时，访问共享资源，可能产生数据竞争和死锁等问题。为了解决这些问题，Linux提供了多种线程同步机制。
1. 互斥锁：用于同步不同线程之间对共享资源的访问，是最常用的同步机制。当一个线程占用互斥锁时，其它线程必须等待，直到占用互斥锁的线程释放锁。主要用于线程间访问共享数据的互斥保护。
2. 读写锁：多个线程可以同时读共享资源，该锁适用于即可以读也可以写的情况。当一个线程请求写入共享资源时，其它线程必须等待，直到写者完成工作。但是，读者可同时访问共享资源。
3. 条件变量：用于线程之间的通信和同步，用于等待某个事件的发生。
五、多线程示例
下面是一个简单的使用多线程的示例程序：
#include
#include
#include
void *thread_function(void *arg);
int mn(int argc, char *argv[])
{
pthread_t my_thread;
int status;
if (pthread_create(&my_thread, NULL, thread_function, NULL))
{
printf(“error creating thread.”);
exit(EXIT_FLURE);
}
printf(“Thread created successfully.\n”);
status = pthread_join(my_thread, NULL);
if (status != 0)
{
printf(“ERROR; return code from pthread_join()”);
exit(EXIT_FLURE);
}
printf(“Thread exited successfully.\n”);
return 0;
}
void *thread_function(void *arg)
{
printf(“Thread function is called.\n”);
pthread_exit(NULL);
}
该示例中，pthread_create函数创建新线程，并调用thread_function函数执行任务。该函数负责输出一条消息，并在最后使用pthread_exit退出线程。在主函数中，使用pthread_join等待线程结束，并释放线程资源。
六、
相关问题拓展阅读：
Linux C++多线程同步的四种方式
From :
1.同一个线程内部，指令按照先后顺序执行；但不同线程之间的指令很难说清楚是哪一个先执行，在并况下，指令执行的先后顺序由内核决定。
如果运行的结果依赖于不同线程执行的先后的话，那么就会形成竞争条件，在这样的情况下，计算的结果很难预知，所以应该尽量避免竞争条件的形成。
2.最常见的解决竞争条件的方法是：将原先分离的两个指令构成一个不可分割的原子操作，而其他任务不能插入到原子操作中！
3.对
多线程
来说，同步指的是在一定时间内只允许某一个线程访问某个资源，而在此时间内，不允许其他线程访问该资源!
互斥锁
条件变量
读写锁
信号量
一种特殊的
全局变量
，拥有lock和unlock两种状态。
unlock的互斥锁可以由某个线程获得，一旦获得，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程由权力打开该锁，其他线程想要获得互斥锁，必须得到互斥锁再次被打开之后。
1.互斥锁的初始化, 分为静态初始化和动态初始化.
2.互斥锁的相关属性及分类
(1) attr表示互斥锁的属性;
(2) pshared表示互斥锁的共享属性，由两种取值：
1）PTHREAD_PROCESS_PRIVATE：锁只能用于一个进程内部的两个线程进行互斥（默认情况）
2）PTHREAD_PROCESS_SHARED：锁可用于两个不同进程中的线程进行互斥，使用时还需要在进程共享内存中分配互斥锁，然后为该互斥锁指定属性就可以了。
互斥锁存在缺点：
（1）某个线程正在等待共享数据内某个条件出现。
（2）重复对数据对象加锁和解锁（轮询），但是这样轮询非常耗费时间和资源，而且效率非常低，所以互斥锁不太适合这种情况。
当线程在等待满足某些条件时，使线程进入睡眠状态；一旦条件满足，就换线因等待满足特定条件而睡眠的线程。
程序的效率无疑会大大提高。
1）创建
静态方式：pthread_cond_t cond PTHREAD_COND_INITIALIZER
动态方式：int pthread_cond_init(&cond,NULL)
Linux thread 实现的条件变量不支持属性，所以NULL(cond_attr参数）
2）注销
int pthread_cond_destory(&cond)
只有没有线程在该条件变量上，该条件变量才能注饥亩销，否则返回EBUSY
因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否姿肢改有等待线程!(请参考条件变量的底层实现）
3）等待
条件等待：int pthread_cond_wait(&cond,&mutex)
计时等待：int pthread_cond_timewait(&cond,&mutex,time)
1.其中计时等待如果在给定时刻前条件没有被满足，则返回ETIMEOUT，结束等待
2.无论那种等待方式，都必须有一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait形成竞争条件！
3.在调用pthread_cond_wait前必须由本线程加锁
4）激发
激发一个等待线程：pthread_cond_signal(&cond)
激发所有等待线程：pthread_cond_broadcast(&cond)
重要的是，pthread_cond_signal不会存在惊群效应，也就是是它最多给一个等待线程发信号，不会给所有线程发信号唤醒，然后要求他们自己去争抢资源！
pthread_cond_broadcast() 唤醒所有正在pthread_cond_wait()的同一个条件变量的线程。注意：如果等待的多个现场不使用同一个锁，被唤迹判醒的多个线程执行是并发的。
pthread_cond_broadcast & pthread_cond_signal
1.读写锁比互斥锁更加具有适用性和并行性
2.读写锁最适用于对
数据结构
的读操作读操作次数多余写操作次数的场合！
3.锁处于读模式时可以线程共享，而锁处于写模式时只能独占，所以读写锁又叫做共享-独占锁。
4.读写锁有两种策略：强读同步和强写同步
强读同步：
总是给读者更高的优先权，只要写者没有进行写操作，读者就可以获得访问权限
强写同步：
总是给写者更高的优先权，读者只能等到所有正在等待或者执行的写者完成后才能进行读
1）初始化的销毁读写锁
静态初始化：pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER
动态初始化：int pthread_rwlock_init(rwlock，NULL)，NULL代表读写锁采用默认属性
销毁读写锁：int pthread_rwlock_destory(rwlock)
在释放某个读写锁的资源之前，需要先通过pthread_rwlock_destory函数对读写锁进行清理。释放由pthread_rwlock_init函数分配的资源
如果你想要读写锁使用非默认属性，则attr不能为NULL，得给attr赋值
int pthread_rwlockattr_init(attr),给attr初始化
int pthread_rwlockattr_destory(attr)，销毁attr
2）以写的方式获取锁，以读的方式获取锁，释放读写锁
int pthread_rwlock_rdlock(rwlock),以读的方式获取锁
int pthread_rwlock_wrlock(rwlock)，以写的方式获取锁
int pthread_rwlock_unlock(rwlock),释放锁
上面两个获取锁的方式都是阻塞的函数，也就是说获取不到锁的话，调用线程不是立即返回，而是阻塞执行，在需要进行写操作的时候，这种阻塞式获取锁的方式是非常不好的，你想一下，我需要进行写操作，不但没有获取到锁，我还一直在这里等待，大大拖累效率
所以我们应该采用非阻塞的方式获取锁：
int pthread_rwlock_tryrdlock(rwlock)
int pthread_rwlock_trywrlock(rwlock)
互斥锁只允许一个线程进入临界区，而信号量允许多个线程进入临界区。
1）信号量初始化
int sem_init(&sem,pshared, v)
pshared为0，表示这个信号量是当前进程的局部信号量。
pshared为1，表示这个信号量可以在多个进程之间共享。
v为信号量的初始值。
返回值
：
成功：0，失败：-1
2）信号量值的加减
int sem_wait(&sem):以原子操作的方式将信号量的值减去1
int sem_post(&sem):以原子操作的方式将信号量的值加上1
3）对信号量进行清理
int sem_destory(&sem)
linux操作系统多进程和多线程的区别
用ps -eLf 在linux下查看，每一行是一个进程，NLWP列代表这个进程里面有多少个线程
LWP是轻量级进程的意思
进程：运行中的程序，–>执行过程称之为进程。
线程：线程是轻量级的进程，是进程中的一条执行序列，一个进程至少有一条线程。
多线程
优点：①无需跨进程边界;②程序逻辑和控制方式简单;③所有线程可以直接
共享内存
和变量;④线程方式消耗的总资源比进程少。
多进程优点：①每个进程相互独立，不影响主程序的稳定性，子进程崩溃没关系;②通过增加CPU就可以容易扩充性能;③可以尽量减少线程加锁/解锁的影响，极大提高性能。
多线程缺点：①每条线程与主程序共用地址空间，大小受限;②线程之间的同步和加锁比较麻烦;③一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性;④到达一定的线程数之后，即使在增加CPU也无法提高性能。
多进程缺点：①逻辑控制复杂，需要和主程序交互;②需要跨进程边界，如果有大数据传输，不适合;③多进程调度开销比较大。
Linux系统中多进程和多线程的区别是什么?
1、多进程中数据共享复杂、同步简单;而多线程中数据共享简单、同步复杂。
2、多进程占用内存多、切换复杂、速度慢、CPU利用率低;而多线程占用内存少、切换简单、CPU利用率高。
3、多进程的编程简单、调试简单;而多线程的编程复杂、调试复杂。
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