【C++并发编程01】初识C++并发编程

1、并发是什么
并发是指两个或更多独立的活动同时发生，现实生活中常见的并发场景如边吃饭边看手机。

1.1、计算机中的并发：
计算机领域的并发是指在单个系统里同时执行多个独立的任务，而非顺序的进行一些活动。
我们在电脑上能够边听音乐边和其他人在网上聊天就是使用了计算机的并发功能，这也叫计算机的分时系统，使用的是时间切片的技术。
时间切片能通过操作系统将CPU时间划分为多个很小的时间段（通常为毫秒级），每个时间段称为一个时间片。系统按照一定的调度算法，将时间片轮流分配给各个就绪状态的进程。实现多个用户终端同时使用一台计算机资源。

1.2、单核计算机的并发假象：
单核计算机只有一个处理器，只能在某一时刻执行一个任务，不过他可以每秒钟进行多次任务切换。通过“这个任务做一会，再切换到别的任务，再做一会”的方式，让任务看起来是并行执行的。
每次任务切换都需要切换一次上下文，为当前运行的任务保存cpu的状态和指令指针，并计算出要切换到哪个任务，并未即将切换到的任务重新加载处理器装填。任务切换过程需要时间开销。

1.3、多核计算机并发：
单芯多核处理器，能够真正的并行执行多个任务，也称为“硬件并发”。

两个任务在单核处理和双核处理器中的执行情况

1.4、并发的两种途径
a、多进程并发：
将应用程序分为多个独立的进程，他们在同一时刻运行，就像同时进行网页浏览和文字处理一样。进程与进程之间通过ipc通信。

b、多线程并发：
在单个进程中运行多个线程，进程中的所有线程都共享地址空间，当一个数据被多个线程同时访问时，需要确保数据的一致性。

2、使用并发的原因
使用并发的主要原因有两个：关注点分离和性能考虑
2.1、关注点分离
通过将相关代码与无关代码分离，可以使程序更容易理解和测试，从而减少出错的可能性。
若不显示地使用并发，就的编写一个任务切换框架，让程序代码逻辑更复杂。
2.2、为了性能
在单个芯片上集成多个处理器，当并行运行多个任务时可以获取更好的性能。

• 任务并行：将单个任务拆分成几部分，且各自运行裕兴，从而降低总运行时间。
• 数据并行：每个线程在不同的额数据部分上执行相同的操作。实现在相同的时间内处理了更多的数据。

2.3、不使用并发的场景：
不使用并发的唯一原因就是收益比不上成本。一般考虑如下几点原因：
1）使用并发的代码会增加代码的复杂性，在很多情况下难以理解，增加脑力成本。
2）线程启动存在固有的开销，将新线程加入到调度器中，需要一定的时间。且让太多的线程同时运行，会消耗很多操作系统资源，因为每个线程都需要独立的堆栈空间，最后让操作系统运行得更加缓慢。
3）多线程运行时，需要做更多的上下文切换，都需要消耗cpu运行时间。

3、使用thread实现并发编程

#include <iostream>
#include <thread> //①
void hello() //②
{std::cout << "Hello Concurrent World\n";
}int main()
{std::thread t(hello); //③t.join(); //④
}

1）要使用C++多线程，需要引入函数库
2）每个线程执行都需要有一个初始函数，新线程的执行在这里开始。主线程的开始函数是main
3）初始化线程thread t，将线程初始函数hello作为参数传入
4）线程thread调用join方法，会导致调用线程（main线程）等待线程t执行完成，才会继续往下执行，否则主线程自顾自执行并结束。