我不懂多线程编程

Question

有人能给我解释一下，当单核cpu一次只能做一件事时，多线程应用程序是如何变得更快的？如果我有10个线程，那么在任何给定时刻，只有1个线程在单核cpu上真正“运行”，所有额外的线程都会增加上下文切换开销。因此，如果每个线程有10条指令要处理，那么最终我仍然会按顺序处理100条指令，外加上下文切换开销。我是不是漏掉了什么？

Answer 1

是的，您忽略了进程可能阻塞以等待I/O的事实。因此，如果您在应用程序中只使用一个线程，如果它阻塞以等待I/O完成，那么它将非常慢。

另一方面，如果您有多个线程，您的应用程序可能会有几个线程等待I/O完成，但其余的线程在操作系统允许其访问单个处理器时“执行”。

请记住，与CPU操作相比，I/O操作要慢几个数量级的。

还有，是的，。即使在单核中，多线程应用程序也可能比单线程应用程序更快。考虑像APACHE这样的服务器进程在单个线程上运行的情况。每当有一个连接等待I/O完成时，连接的其余部分将暂停等待该I/O操作完成。当然还有ASYNC-IO。但是，使用ASYNC-IO使像Apache这样的大型服务器在单线程上运行的编程模型将太复杂，难以维护、改进或其他任何事情。

Answer 2

关于香蕉的一个有用的类比

想象一个有4个结账通道的超市。但是只有一个收银员。她应该在单个寄存器上工作，还是在所有4个寄存器上工作，在它们之间移动？

显而易见的答案是，她应该留在一个寄存器上，以避免浪费时间在结账通道之间移动。

但现在想象一下，当你购买水果时，刻度可能需要长达5分钟来重新校准每种特定类型的水果。

当天平正在重新校准和登记时，突然之间，转到下一条车道并在那里响起一些物品，而不是仅仅等待天平再次准备就绪，总体上变得更有效率。

刻度校准是非CPU工作(如磁盘I/O、网络延迟等)。旋转到下一个寄存器就是切换到另一个线程。现在你就知道了。

Answer 3

你说得对，它在单核处理器上不会更快。大多数程序一次可以做很多事情。这些操作中的大多数对于处理器来说都是“突发的”。他们做一些事情，等待输入或输出完成，然后做更多的事情。多线程编程允许另一个操作在等待期间使用处理器。记住，所有的处理器基本上都做同样的事情。不同之处在于他们可以进行操作的速度。这样做的目的是让处理器尽可能多地忙于做有用的事情。多线程编程只是一种让程序员更容易实现这一目标的方法。