我們先打個(gè)比方，多線(xiàn)程是十字路口多線(xiàn)程是平面交通系統(tǒng)，造價(jià)低，但是紅綠燈多，老堵車(chē)，而多進(jìn)程是則是立交橋，雖然造價(jià)高，上下坡多耗油，但是不堵車(chē)。這是一個(gè)抽象的概念。相信大家看完會(huì)有這種感覺(jué)。

進(jìn)程和線(xiàn)程是兩個(gè)相對(duì)的概念，通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)進(jìn)程可以定義程序的一個(gè)實(shí)例(Instance)。在Win32中，進(jìn)程并不執(zhí)行什么，它只是占據(jù)應(yīng)用程序所使用的地址空間。為了讓進(jìn)程完成一定的工作，進(jìn)程必須至少占有一個(gè)線(xiàn)程，正是這個(gè)線(xiàn)程負(fù)責(zé)包含進(jìn)程地址空間中的代碼。實(shí)際上，一個(gè)進(jìn)程可以包含幾個(gè)線(xiàn)程，它們可以同時(shí)執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼。為了做到這一點(diǎn)，每個(gè)線(xiàn)程有自己的一組CPU寄存器和堆棧。每個(gè)進(jìn)程中至少有 一個(gè)線(xiàn)程在執(zhí)行其地址空間中的代碼。如果沒(méi)有線(xiàn)程執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼，進(jìn)程也就沒(méi)有繼續(xù)存在的理由，系統(tǒng)將自動(dòng)清除進(jìn)程及其地址空間。

多線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn)原理

創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，它的第一個(gè)線(xiàn)程稱(chēng)為主線(xiàn)程(Primary thread)，由系統(tǒng)自動(dòng)生成。然后可以由這個(gè)主線(xiàn)程生成額外的線(xiàn)程，而這些線(xiàn)程，又可以生成更多的線(xiàn)程。在運(yùn)行一個(gè)多線(xiàn)程的程序時(shí)，從表面上看，這些線(xiàn)程似乎在同時(shí)運(yùn)行。而實(shí)際情況并非如此，為了運(yùn)行所有的這些線(xiàn)程，操作系統(tǒng)為每個(gè)獨(dú)立線(xiàn)程安排一些CPU時(shí)間。單CPU操作系統(tǒng)以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式向線(xiàn)程提供時(shí)間片(Quantum)，每個(gè)線(xiàn)程在使用完時(shí)間片后交出控制，系統(tǒng)再將CPU時(shí)間片分配給下一個(gè)線(xiàn)程。由于每個(gè)時(shí)間片足夠的短，這樣就給人一種假象，好像這些線(xiàn)程在同時(shí)運(yùn)行。創(chuàng)建額外線(xiàn)程的唯一目的就是盡可能地利用CPU時(shí)間。

多線(xiàn)程的問(wèn)題

使用多線(xiàn)程編程可以給程序員帶來(lái)很大的靈活性，同時(shí)也使原來(lái)需要復(fù)雜技巧才能解決的問(wèn)題變得容易起來(lái)。但是，不應(yīng)該人為地將編寫(xiě)的程序分成一些碎片，讓這些碎片按各自的線(xiàn)程執(zhí)行，這不是開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的正確方法。線(xiàn)程很有用，但當(dāng)使用線(xiàn)程時(shí)，可能會(huì)在解決老問(wèn)題的同時(shí)產(chǎn)生新問(wèn)題。例如要開(kāi)發(fā)一個(gè)字處理程序，并想讓打印功能作為單獨(dú)的線(xiàn)程自己執(zhí)行。這聽(tīng)起來(lái)是很好的主意，因?yàn)樵诖蛴r(shí)，用戶(hù)可立即返回，開(kāi)始編輯文檔。但這樣一來(lái)，在該文檔被打印時(shí)文檔中的數(shù)據(jù)就有可能被修改，打印的結(jié)果就不再是所期望的內(nèi)容。也許最好不要把打印功能放在單獨(dú)的線(xiàn)程中，不過(guò)如果一定要用多線(xiàn)程的話(huà)，也可以考慮用下面的方法解決：第一種方法是鎖定正在打印的文檔，讓用戶(hù)編輯其他的文檔，這樣在結(jié)束打印之前，該文檔不會(huì)作任何修改;另一個(gè)方法可能更有效一些，即可以把該文檔拷貝到一個(gè)臨時(shí)文件中，打印這個(gè)臨時(shí)文件的內(nèi)容，同時(shí)允許用戶(hù)對(duì)原來(lái)的文檔進(jìn)行修改。當(dāng)包含文檔的臨時(shí)文件打印完成時(shí)，再刪去這個(gè)臨時(shí)文件。通過(guò)上面的分析可以看出，多線(xiàn)程在幫助解決問(wèn)題的同時(shí)也可能帶來(lái)新問(wèn)題。因此有必要弄清楚，什么時(shí)候需要?jiǎng)?chuàng)建多線(xiàn)程，什么時(shí)候不需要多線(xiàn)程?？偟膩?lái)說(shuō)，多線(xiàn)程往往用于在前臺(tái)操作的同時(shí)還需要進(jìn)行后臺(tái)的計(jì)算或邏輯判斷的情況。

線(xiàn)程的分類(lèi)

在MFC中，線(xiàn)程被分為兩類(lèi)，即工作線(xiàn)程和用戶(hù)界面線(xiàn)程。如果一個(gè)線(xiàn)程只完成后臺(tái)計(jì)算，不需要和用戶(hù)交互，那么可以使用工作線(xiàn)程;如果需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)處理用戶(hù)界面的線(xiàn)程，則應(yīng)使用用戶(hù)界面線(xiàn)程。這兩者的主要區(qū)別在于，MFC框架會(huì)給用戶(hù)界面線(xiàn)程增加一個(gè)消息循環(huán)，這樣用戶(hù)界面線(xiàn)程就可以處理自己消息隊(duì)列中的消息。這樣看來(lái)，如果需要在后臺(tái)作一些簡(jiǎn)單的計(jì)算(如對(duì)電子表格的重算)，則首先應(yīng)考慮使用工作線(xiàn)程，而當(dāng) 后臺(tái)線(xiàn)程需要處理比較復(fù)雜的任務(wù)，確切地說(shuō)，當(dāng)后臺(tái)線(xiàn)程的執(zhí)行過(guò)程會(huì)隨著實(shí)際情況的不同而改變時(shí)，就應(yīng)該使用用戶(hù)界面線(xiàn)程，以便能對(duì)不同的消息作出響應(yīng)。

線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)

當(dāng)系統(tǒng)需要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)進(jìn)程或多個(gè)線(xiàn)程時(shí)，有時(shí)會(huì)需要指定線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)。線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)一般是指這個(gè)線(xiàn)程的基優(yōu)先級(jí)，即線(xiàn)程相對(duì)于本進(jìn)程的相對(duì)優(yōu)先級(jí)和包含此線(xiàn)程的進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)的結(jié)合。操作系統(tǒng)以?xún)?yōu)先級(jí)為基礎(chǔ)安排所有的活動(dòng)線(xiàn)程，系統(tǒng)的每一個(gè)線(xiàn)程都被分配了一個(gè)優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)的范圍從0到31。運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單地給第一個(gè)優(yōu)先級(jí)為31的線(xiàn)程分配CPU時(shí)間，在該線(xiàn)程的時(shí)間片結(jié)束后，系統(tǒng)給下一個(gè)優(yōu)先級(jí)為31的線(xiàn)程分配CPU時(shí)間。當(dāng)沒(méi)有優(yōu)先級(jí)為31的線(xiàn)程時(shí)，系統(tǒng)將開(kāi)始給優(yōu)先級(jí)為30的線(xiàn)程分配CPU時(shí)間，以此類(lèi)推。除了程序員在程序中改變線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)外，有時(shí)程序在執(zhí)行過(guò)程中系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)地動(dòng)態(tài)改變線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)，這是為了保證系統(tǒng)對(duì)終端用戶(hù)的高度響應(yīng)性。比如用戶(hù)按了鍵盤(pán)上的某個(gè)鍵時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)臨時(shí)將處理WM_KEYDOWN消息的線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)提高2到3。CPU按一個(gè)完整的時(shí)間片執(zhí)行線(xiàn)程，當(dāng)時(shí)間片執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)將該線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)減1。

線(xiàn)程的同步

在使用多線(xiàn)程編程時(shí)，還有一個(gè)非常重要的問(wèn)題就是線(xiàn)程同步。所謂線(xiàn)程同步是指線(xiàn)程之間在相互通信時(shí)避免破壞各自數(shù)據(jù)的能力。同步問(wèn)題是由前面說(shuō)到的Win32系統(tǒng)的CPU時(shí)間片分配方式引起的。雖然在某一時(shí)刻，只有一個(gè)線(xiàn)程占用CPU(單CPU時(shí))時(shí)間，但是沒(méi)有辦法知道在什么時(shí)候，在什么地方線(xiàn)程被打斷，這樣如何保證線(xiàn)程之間不破壞彼此的數(shù)據(jù)就顯得格外重要。在MFC中，可以使用4個(gè)同步對(duì)象來(lái)保證多線(xiàn)程同時(shí)運(yùn)行。它們分別是臨界區(qū)對(duì)象(CCriticalSection)、互斥量對(duì)象(CMutex)、信號(hào)量對(duì)象(CS emaphore)和事件對(duì)象(CEvent)。在這些對(duì)象中，臨界區(qū)對(duì)象使用起來(lái)最簡(jiǎn)單，它的缺點(diǎn)是只能同步同一個(gè)進(jìn)程中的線(xiàn)程。另外，還有一種基本的方法，本文稱(chēng)為線(xiàn)性化方法，即在編程過(guò)程中對(duì)一定數(shù)據(jù)的寫(xiě)操作都在一個(gè)線(xiàn)程中完成。這樣，由于同一線(xiàn)程中的代碼總是按順序執(zhí)行的，就不可能出現(xiàn)同時(shí)改寫(xiě)數(shù)據(jù)的情況。

總結(jié)：

在線(xiàn)程中(相對(duì)與進(jìn)程而言)，線(xiàn)程是一個(gè)更加接近執(zhí)行體的概念，它可以與同進(jìn)程的其他線(xiàn)程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的?？臻g，擁有獨(dú)立的執(zhí)行序列。這兩者都可以提高程序的并發(fā)度，提高程序運(yùn)行的效率和響應(yīng)的時(shí)間。線(xiàn)程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點(diǎn)：線(xiàn)程執(zhí)行開(kāi)銷(xiāo)小，但不利于資源管理和保護(hù);而進(jìn)程正好相反。根本的區(qū)別就一點(diǎn)：用多進(jìn)程每個(gè)進(jìn)程有自己的地址空間，線(xiàn)程則共享地址空間，在速度方面：線(xiàn)程產(chǎn)生的速度快，線(xiàn)程間的通訊快，切換快等，因?yàn)樗麄冊(cè)谕坏刂房臻g內(nèi)。在資源利用率方面：線(xiàn)程的資源率比較好也是因?yàn)樗麄冊(cè)谕坏刂房臻g內(nèi)。 在同步方面：線(xiàn)程使用公共變量/內(nèi)存時(shí)需要使用同步機(jī)制，因?yàn)樗麄冊(cè)谕坏刂房臻g內(nèi)進(jìn)程中：子進(jìn)程是父進(jìn)程的復(fù)制品，子進(jìn)程獲得父進(jìn)程數(shù)據(jù)空間、堆和棧的復(fù)制品。