关于线程任务的一些思考

Posted 2020-10-09

当某一个线程需要对一段代码或者数据进行访问的时候，为了保证不会有对个线程同时访问这段代码或者数据的情况，都会使用锁来做互斥。

线程A完全访问完代码（下面只说代码，数据是一样的）的时候，线程B才可以访问。如果线程B访问的时候，线程A正在访问，这个时候线程B会阻塞。太多的阻塞和锁会让效率下降。

仔细想一想，某个线程A访问一段代码到底是什么意思？

我的理解是当前整个系统状态下需要这段代码进行一次执行。

再继续想，难道我必须要求这段代码马上（相对于这个线程）执行吗？完全可以把这段代码的执行做成一个任务，丢到某个专门的线程C中执行。线程C循环查看队列中是否有需要执行的任务，当它看到线程A发送的任务后先执行，然后再回调线程A，这个回调也可以采用线程队列的方式，即把这个执行结果发送到线程A的队列中。这样各个线程只通过自己的消息队列互相协作，大大降低了耦合性。

这种模式也有很多不足的问题，比如线程A需要马上获悉这段代码的执行结果，然后下面的执行逻辑依赖于这个结果。

不过个人认为这种多线程的设计是不够好的，总是可以有办法来避免这样。退一步说，如果确实存在线程A需要马上获取执行结果的情况，也可以处理。线程A把这个任务设置优先级很高，然后就不断循环判断线程C是不是执行完这个任务了。假如这个时候线程C正在执行一个很耗时的任务，甚至可以让线程C先暂停当前任务的执行，执行完线程A的任务才去执行。这种情况不多见，主要会出现在一些实时系统中。

在我们游戏中，主要有两个线程。逻辑线程负责执行相关的脚本逻辑和生成渲染数据；渲染线程负责渲染和OpenGL接口调用。这两个都是循环线程。

当需要生成一个gl纹理的时候，逻辑线程获取相关图像数据，然后分派一个任务到渲染线程。渲染线程循环查看消息队列，发现有生成纹理的任务就执行，然后把结果放到逻辑线程的消息队列里面。

当需要渲染一组对象的时候，逻辑线程也使用相关数据生成一个任务放到渲染线程。渲染线程还可以定义优先级，决定是先渲染还是先生成纹理。

当渲染线程比较忙碌而逻辑线程比较空闲的时候，是不是一些计算可以放到逻辑线程中，毕竟玩家感受到的帧率取决于二者的最小值。

总之，这种消息队列的做法降低了耦合，增加了灵活性和健壮性。

把线程的概念抽象到一个更高层次的任务的概念，线程对代码的执行上升到线程需要某个任务一次执行的高度，看问题的层次高了，也会发现很多更优秀的设计。