误解单线程和多线程编程之间的差异

我对单线程和多线程编程之间的差异存在误解，所以我想要回答下面的问题以使一切都清楚。误解单线程和多线程编程之间的差异

假设有9个独立的任务，我想用一个单线程程序和一个多线程程序完成它们。基本上，它会是这样的：

单线程：

- Execute task 1 
- Execute task 2 
- Execute task 3 
- Execute task 4 
- Execute task 5 
- Execute task 6 
- Execute task 7 
- Execute task 8 
- Execute task 9

多线程：

线程1：

- Execute task 1 
- Execute task 2 
- Execute task 3

线程2：

- Execute task 4 
- Execute task 5 
- Execute task 6

Thread3：

- Execute task 7 
- Execute task 8 
- Execute task 9

据我所知，只有ONE线程在同一时间（让CPU）来执行，一旦量子结束后，线程调度会给另一个线程提供CPU时间。

那么，哪个程序会早些完成？它是多线程程序（逻辑上）？或者它是单线程程序（因为多线程有很多上下文切换需要一些时间）？为什么？我需要一个很好的解释:)

来源

2012-04-11 Eng.Fouad

'哪个程序会早点完成？答案：它取决于 – 2012-04-11 17:10:12

即使在单个CPU上也会异步发生许多事情：内存读取，磁盘I/O，网络I/O ......在“强制超时”期间，上下文切换通常会优先发生。无论如何，现在谁真的只有一个CPU？ – 2012-04-11 17:10:47

这个问题目前的形式是无法回答的。这些任务是相互独立的，还是依赖于早期任务的结果？有多少个CPU /内核可用？任务处理器是绑定的还是I/O绑定的？在并行性（多CPU /内核，处理器绑定，独立任务）的理想情况下，多线程版本可能会更快。但也许不是。 – dlev 2012-04-11 17:12:04

这取决于。

你有多少个cpus？你的任务涉及多少I/O？

如果您只有1个CPU，并且任务没有阻塞I/O，那么单线程将完成等于或快于多线程，因为切换线程会产生开销。

如果您有1个cpu，但任务涉及大量阻塞I/O，则可能会看到使用线程加速，假设在I/O正在进行时可以完成工作。

如果您有多个cpus，那么您应该看到单线程上的多线程实现的加速，因为可以并行执行多个线程。除非这些任务是I/O占主导地位，在这种情况下，限制因素是您的设备速度，而不是CPU功耗。

来源

2012-04-11 17:10:02 hvgotcodes

如果你有1个cpu，但是任务涉及很多阻塞I/O，将会有很大的加速，因为所有九个任务都可能在完成IO发出信号时获得一些CPU。 – 2012-04-11 17:51:29

通过cpus你真的是指核心？大多数电脑都有一个CPU，但CPU有多个核心。 – Guffa 2012-04-11 17:54:59

是[15个字符] – hvgotcodes 2012-04-11 17:55:50

据我所知，只有一个线程将在同一时间

这将是，如果CPU只有一个核心的情况下执行。现代CPU有多个内核，可以并行运行多个线程。

运行三个线程的程序运行速度将快三倍。即使任务是独立的，计算机中仍有一些资源必须在线程之间共享，如内存访问。

来源

2012-04-11 17:10:32 Guffa

嗯，这不完全是语言不可知的。一些解释性编程语言不支持真正的线程。也就是说，执行线程可以由程序定义，但解释器是单线程的，所以所有的执行都在CPU的一个核心上。

对于支持真正多线程的编译语言和语言，单个CPU可以有多个内核。实际上，大多数台式电脑现在有2个或4个内核。因此，执行真正独立任务的多线程程序可以根据CPU中可用内核的数量快两到四倍。

来源

2012-04-11 17:12:58

任务很少真正独立。根据我的经验，通常最终发生的事情是，您的代码不再像CPU一样使用单个线程和/或核心，而是现在可能会被I/O绑定。你投入四核的努力常常被浪费掉。这一课很难学到。 – 2014-04-15 18:30:43

@ A-B-B，你是对的。确保并发计算足够复杂以证明开销也很重要。但是，就IO而言，假设有一个IO密集型任务。这个任务仍然会受益于多线程，因为一个线程可以在另一个线程正在使用通信总线的同时进行计算。最后，还有专门的架构设计可以执行高效的并行IO。 – 2014-04-16 03:28:54

假设集：单核心，没有超线程; 任务受CPU限制; 每个任务需要3个量子时间;每个调度器分配被限制为1个量子时间; FIFO调度程序非抢先; 所有线程同时触发调度程序; 所有上下文切换需要相同的时间量;

测试1：：单的方法，单个线程（包含所有9个任务）
试验2：

过程如下圈定单一过程，三个线程（包含各3个任务）
试验3：三个过程，每个单线程（包含各3个任务）
测试4：三个过程，每个具有三个线程（包含每一个任务）

有了上述假设，他们都在同一时间完成。这是因为为CPU预留了一定量的时间，上下文切换是标准化的，没有中断处理，并且没有任何内容正在等待IO。

欲了解更多有关这种性质的深入，请找到this book。

来源

2012-04-11 17:28:42 sscheider

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