開篇

多線程是開發(fā)中必不可少的，往往我們需要多個(gè)任務(wù)并行，就需要多線程開發(fā)；就好比圖像檢測和圖像結(jié)果的處理，這就是一個(gè)可閉環(huán)的任務(wù)，用多線程是可以加速這個(gè)任務(wù)的；

線程的狀態(tài)

就緒態(tài)：線程能夠運(yùn)行，正在等待處理機(jī)資源；

運(yùn)行態(tài)：正在運(yùn)行，可能有多個(gè)線程處于運(yùn)行態(tài)；

阻塞態(tài)：線程由于等待某些條件而無法運(yùn)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(gòu)建

有三種方式可以構(gòu)建多線程，前提是都需要引入pthread.h這個(gè)頭文件；

1、函數(shù)；

2、仿函數(shù)；

3、Lambda表達(dá)式；

三者的本質(zhì)都是在調(diào)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(gè)構(gòu)造；

join函數(shù)是一個(gè)等待線程完成函數(shù)，主線程需要等待子線程運(yùn)行結(jié)束才可以結(jié)束；還有一個(gè)detach的函數(shù)，會讓線程在后臺運(yùn)行，需要等到程序退出才結(jié)束；

計(jì)算時(shí)間

計(jì)算時(shí)間在這里介紹兩種方式：

一、程序運(yùn)行時(shí)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(shí)間無關(guān)，一般用來調(diào)試時(shí)打印時(shí)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(shí)間
//    std::chrono::steady_clock::time_point Cstart = std::chrono::steady_clock::now();    //穩(wěn)定時(shí)間

long n =0 ;
while(n<1000000000)n++;
std::chrono::system_clock::time_point Cend = std::chrono::system_clock::now();    //系統(tǒng)時(shí)間

std::chrono::duration<float> spend_time = Cend-Cstart;
cout<<spend_time.count()<<endl;

這個(gè)方式用系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，在實(shí)際程序中用這個(gè)方式；

共享資源和互斥鎖

關(guān)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(dāng)有兩個(gè)線程共享一塊資源時(shí)，容易造成沖突，也就是上個(gè)線程還沒結(jié)束就進(jìn)行下個(gè)線程，舉個(gè)例子就是讀寫操作，添加互斥鎖可以很好的解決這個(gè)沖突問題；

互斥鎖是個(gè)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(diǎn)：

1、原子性：把一個(gè)互斥量鎖定為一個(gè)原子操作，這意味著如果一個(gè)線程鎖定了一個(gè)互斥量，沒有其他線程在同一時(shí)間可以成功鎖定這個(gè)互斥量；

2、唯一性：如果一個(gè)線程鎖定了一個(gè)互斥量，在它解除鎖定之前，沒有其他線程可以鎖定這個(gè)互斥量；

3、非繁忙等待：如果一個(gè)線程已經(jīng)鎖定了一個(gè)互斥量，第二個(gè)線程又試圖去鎖定這個(gè)互斥量，則第二個(gè)線程將被掛起（不占用任何cpu資源），直到第一個(gè)線程解除對這個(gè)互斥量的鎖定為止，第二個(gè)線程則被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)鎖定這個(gè)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(diào)用的線程直到使用（notify_one或notify_all）通知恢復(fù)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(gè)任務(wù)都起一個(gè)線程，這樣的效率是不高的，起一個(gè)線程池，哪個(gè)線程空閑就來處理任務(wù)，這樣的結(jié)構(gòu)高效；

實(shí)現(xiàn)思想：管理一個(gè)任務(wù)隊(duì)列，一個(gè)線程隊(duì)列，然后每次取一個(gè)任務(wù)隊(duì)列分配給一個(gè)線程去做，循環(huán)反復(fù)；

這里參考一個(gè)Github：地址

其中的ThreadPool.h頭文件寫的很好，可以直接使用；

總結(jié)

線程這部分涉及的知識點(diǎn)比較多，實(shí)現(xiàn)起來細(xì)節(jié)也多。本篇先對其中的概念部分進(jìn)行總結(jié)，實(shí)戰(zhàn)代碼部分可參考我提供的文章進(jìn)行學(xué)習(xí)。后續(xù)有精力會更新在線程的實(shí)戰(zhàn)，想要掌握線程還是需要從實(shí)戰(zhàn)中學(xué)習(xí)。