Multithreading je koncept spustenia viacerých vlákien vykonávania v rámci jedného programu. Je to veľmi užitočná funkcia v programovacích jazykoch ako C++, pretože nám umožňuje vykonávať viacero operácií súčasne. V C++, multithreading možno dosiahnuť prostredníctvom
Multithreading je ako multitasking. Znamená to, že súčasne bežia dve alebo viac vlákien. V takomto programe sa každý komponent označuje ako vlákno a každé vlákno špecifikuje jedinečnú cestu vykonávania. Neexistuje žiadna vstavaná podpora pre viacvláknové programy pred C++ 11. Táto funkcia je namiesto toho úplne poskytovaná operačným systémom.
Multithreading môže byť tiež označované ako rozdelenie programu na menšie vlákna, ktoré sa vykonávajú súčasne. Trieda vlákna, ktorá sa používa pre multithreading v C++ vám umožňuje zostaviť množstvo vlákien a riadiť ich vykonávanie.
Vytvárajte vlákna v C++
Na vytvorenie vlákna v C++ používame std::vlákno triedy, ktorá je súčasťou vstavanej knižnice vlákien. A volateľný sa dodáva ako argument konštruktorovi objektu triedy std::vlákno za účelom vytvorenia nového vlákna. Kód, ktorý sa spustí, keď je vlákno aktívne, sa nazýva volateľný . Keď zostrojíme a std::vlákno objekt, vytvorí sa nové vlákno, ktoré spôsobí, že kód dodaný volateľný byť spustený. Volateľné možno definovať pomocou týchto troch metód.
Metóda 1: Ukazovateľ funkcie
Volateľné funkcie pomocou ukazovateľa funkcie možno definovať takto.
void function_call ( parametre )
Keď bola funkcia skonštruovaná, objekt vlákna obsahujúci funkciu sa vygeneruje takto:
std::thread thread_obj ( volanie funkcie, parametre ) ;
Metóda 2: Objekt funkcie
Pri využívaní funkčného objektu využívame myšlienku preťaženia operátora. Kód, ktorý sa musí spustiť počas vytvárania vlákna, je obsiahnutý v preťaženej funkcii.
trieda Trieda_objektu {neplatný operátor ( ) ( parametre )
{
// kód, ktorý sa má vykonať
}
} ;
std::thread thread_object ( Trieda_objektu ( ) , parametre )
Metóda 3: Lambda expresia
Volateľné funkcie používajúce výraz lambda možno definovať takto.
auto f = [ ] ( parametre ) {// kód, ktorý sa má vykonať
} ;
std::thread thread_object ( f, parametre ) ;
Príklad multithreadingu v C++
#include#include
pomocou menného priestoru std;
void func_thread ( int N )
{
pre ( int i = 0 ; i < N; i++ ) {
cout << 'Vlákno 1:: callable => Použitie ukazovateľa funkcie \n ' ;
}
}
trieda vlákno_obj {
verejné:
neplatný operátor ( ) ( int n ) {
pre ( int i = 0 ; i < n; i++ )
cout << 'Vlákno 2:: callable => Použitie funkčného objektu \n ' ;
}
} ;
int main ( )
{
auto f = [ ] ( int n ) {
pre ( int i = 0 ; i < n; i++ )
cout << 'Vlákno 3 :: volateľné => Použitie výrazu lambda \n ' ;
} ;
závit th1 ( func_thread, 2 ) ;
závit th2 ( vlákno_obj ( ) , 2 ) ;
závit th3 ( f, 2 ) ;
th1.pripojiť sa ( ) ;
th2.pripoj sa ( ) ;
th3.pripoj sa ( ) ;
vrátiť 0 ;
}
Vo vyššie uvedenom kóde sme vyvinuli tri vlákna s tromi samostatnými volateľné položky — ukazovateľ funkcie, objekt a výraz lambda. Každé vlákno je spustené ako dve samostatné inštancie. Tri vlákna sú aktívne súčasne a oddelene, ako je uvedené vo výstupe.
Výkon
Výhody a nevýhody multithreadingu
Viac práce je možné vykonať rýchlejšie vďaka multithreading . Je to preto, že umožňuje mnohým vláknam vykonávať rôzne úlohy naraz. Multithreading umožňuje programátorom vykonávať sieťové aktivity, spracovávať fotografie alebo videá a vykonávať zložité výpočty bez spomalenia zvyšku aplikácie. Multithreading pomáha pri zvyšovaní odozvy používateľských rozhraní. Spustením kódu, ktorý mení obrazovku v samostatnom vlákne, je vlákno používateľského rozhrania ponechané voľné na vykonávanie iných úloh, ako je reakcia na vstup používateľa. Výsledkom je plynulejšie a rýchlejšie používateľské rozhranie.
Pri používaní však existujú určité obmedzenia multithreading . Jedna z kľúčových výziev pri práci s viacvláknové programy sa vyhýbajú rasovým podmienkam. Súčasnosť je situácia, keď sa dve alebo viaceré vlákna pokúšajú o prístup k rovnakému zdieľanému prostriedku v rovnakom čase, čo vedie k nepredvídateľnému správaniu. Aby sa vývojári vyhli rasovým podmienkam, používajú techniky synchronizácie, ako sú mutexy, semafory a bariéry.
Záver
Multithreading v C++ je výkonný koncept, ktorý umožňuje vývojárom vytvárať programy, ktoré dokážu vykonávať viacero úloh súčasne. Pomocou triedy vlákien, ktorú poskytuje knižnica, môžu vývojári vytvárať, spravovať a ovládať viacero vlákien. Multithreading možno použiť na zlepšenie výkonu, zvýšenie odozvy a prekonanie obmedzení systémových prostriedkov. Avšak vzhľadom na výzvy spojené s prácou s viacvláknové vývojári musia byť opatrní a používať vhodné techniky synchronizácie, aby sa vyhli rasovým podmienkam.