将多线程合并到 C++ 中如何提高性能，为啥？

Posted 2023-02-22

【中文标题】将多线程合并到 C++ 中如何提高性能，为啥？

【英文标题】：How does incorporating multi-threading into C++ benefit the performance, and why?将多线程合并到 C++ 中如何提高性能，为什么？

【发布时间】：2020-08-11 15:39:17

【问题描述】：

我了解到多线程是指程序的两个或多个部分可以同时运行，但使用多线程的实际目的是什么？为什么以及如何对我们计划的绩效有好处？

【问题讨论】：

我可以访问128台核心机器。如果我的程序只使用其中一个，我的 CFO 不会对我满意。如果要使用其他127，则需要采用多线程模型。

它对性能有什么好处？通常，我在做酱汁的同时煮意大利面。这样，我可以更快地吃饭。按顺序做会让我饿得更久。

@Bathsheba 从技术上讲，多处理也可以。

@StoryTeller-UnslanderMonica 或者（在我的情况下更有可能）最终吃到煮过头的意大利面:(

@SergeyA - 您是否考虑过您可能使用了错误的同步机制？ ;)

【参考方案1】：

如果我有一个包含 10000 个项目的列表，每个项目都需要进行操作。如果我在 10000 个项目上使用单个线程进行此操作，假设它需要 8 秒。如果我在 4 核 CPU 上使用多线程进行此操作，这意味着我可以将操作划分为 4 个线程，操作的成本现在将是运行项目的四分之一的成本，即 2500。现在花费的时间大约需要 2 秒。因为每个线程都在 2500 个项目上独立运行，这些项目构成 10000 个项目。这样，多线程可以加快您的计算速度。我没有考虑设置线程的成本。

多线程的另一个用途是避免需要很长时间才能返回的线程阻塞调用。例如 TCP 套接字编程中的接受和连接。您可以旋转一个新线程来处理它，不是为了速度，而是为了确保主线程不被阻塞。

【讨论】：

这假设操作系统将在每个内核上运行一个线程。无法保证操作系统会在每个内核上运行一个线程。最坏的情况是，您有更多任务共享一个内核。

@ThomasMatthews，如果它允许任何 CPU 在准备运行的线程等待时保持空闲任何相当长的时间，这将是一个不寻常的操作系统或操作系统的不寻常配置运行队列。

我不是说保持核心空闲；运行其他应用程序的内核。例如，一个内核可以播放音乐，另一个内核进行 Internet I/O 等。因此，更糟糕的情况是，其他内核将忙于更高优先级的线程或任务。

@ThomasMatthews，当然，但在讨论某些计算密集型应用程序的性能时，习惯上假设整个硬件平台（或某些明确定义的部分）其中）是为应用程序保留的，除非有人明确说明。

【参考方案2】：

多线程的实际目的无非就是你所说的：它是一种让程序的两个或多个部分同时运行的方法。

您可能希望同一程序的两个或多个部分同时运行的原因有很多。 其中一个原因是，这是一种利用多处理器计算机系统的多个 CPU 的方法：如果将不同的并发线程分配给不同的 CPU，则它们可以执行 in parallel with each other。