C/C++ 多线程的学习心得总结

为什么要学习多线程

多线程技术可以大大提高程序的效率和响应速度，特别是在处理大数据量、复杂运算和网络通信等场景中，开启多线程可以让程序更快地完成任务，同时还可以提高CPU的利用率。

同时，在面试中，多线程也是一个非常重要的考察点，具备多线程技能的程序员也更加受市场欢迎和青睐。

学习多线程的基础知识

在学习多线程之前，我们需要先掌握以下几个基础知识：

• 进程和线程的概念及区别
• 线程的状态和生命周期
• 线程的同步和互斥
• 线程的通信方式
• 多线程编程的流程与注意事项

多线程的示例应用

示例1：计算素数

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

void calculatePrimes(std::vector<int>& primes, int start, int end) {
    for (int i = start; i <= end; ++i) {
        bool isPrime = true;
        for (int j = 2; j < i; ++j) {
            if (i % j == 0) {
                isPrime = false;
                break;
            }
        }
        if (isPrime) {
            primes.push_back(i);
        }
    }
}

int main() {
    std::vector<int> primes;
    std::thread t1(calculatePrimes, std::ref(primes), 1, 5000);
    std::thread t2(calculatePrimes, std::ref(primes), 5001, 10000);
    t1.join();
    t2.join();
    for (int prime : primes) {
        std::cout << prime << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

在此示例中，我们开启了两个线程来计算1~10000之间的素数，其中线程t1计算1~5000的素数，线程t2计算5001~10000的素数，并将结果存入共享的向量primes中。

示例2：生产者和消费者模型

#include <iostream>
#include <queue>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::queue<int> dataQueue;
std::mutex dataMutex;
std::condition_variable dataCond;

void producer() {
    int i = 0;
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(dataMutex);
        dataQueue.push(++i);
        std::cout << "producer produces data " << i << std::endl;
        lock.unlock();
        dataCond.notify_all();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
}

void consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(dataMutex);
        dataCond.wait(lock, []{return !dataQueue.empty();});
        int data = dataQueue.front();
        dataQueue.pop();
        std::cout << "consumer consumes data " << data << std::endl;
        lock.unlock();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    }
}

int main() {
    std::thread t1(producer);
    std::thread t2(consumer);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

此示例实现了生产者和消费者模型，其中生产者负责生产数据，消费者负责消费数据，共享的数据队列使用std::queue实现，并使用互斥锁std::mutex和条件变量std::condition_variable实现线程的同步和互斥。生产者生产完数据后，通过条件变量通知消费者，消费者在条件变量的等待队列中等待其它线程的通知。如果数据队列中没有数据，则消费者进入等待状态，直到其它线程通知可以继续执行。

总结

对于初学者来说，多线程的学习需要掌握多个知识点，并循序渐进地进行深入学习和实践。在学习的过程中，需要注意多线程编程的注意事项，如线程安全、资源竞争等问题。同时，多线程技术在实际应用中有着广泛的应用场景，掌握该技能对于提高工作效率和职业发展都有着非常重要的意义。