[rust]多线程介绍

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进程和线程的区别

参考: www.zhihu.com/question/25…

类似”进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位“ 这样的回答感觉太抽象,都不太容易让人理解。

做个简单的比喻:进程=火车,线程=车厢

  • 线程在进程下行进(单纯的车厢无法运行)
  • 一个进程可以包含多个线程(一辆火车可以有多个车厢)
  • 不同进程间数据很难共享(一辆火车上的乘客很难换到另外一辆火车,比如站点换乘)
  • 同一进程下不同线程间数据很易共享(1车厢换到2车厢很容易)
  • 进程要比线程消耗更多的计算机资源(采用多列火车相比多个车厢更耗资源)
  • 进程间不会相互影响,一个线程挂掉将导致整个进程挂掉(一列火车不会影响到另外一列火车,但是如果一列火车上中间的一节车厢着火了,将影响到所有车厢)
  • 进程可以拓展到多机,进程最多适合多核(不同火车可以开在多个轨道上,同一火车的车厢不能在行进的不同的轨道上)
  • 进程使用的内存地址可以上锁,即一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。(比如火车上的洗手间)-> "互斥锁"
  • 进程使用的内存地址可以限定使用量(比如火车上的餐厅,最多只允许多少人进入,如果满了需要在门口等,等有人出来了才能进去)-> “信号量”

多线程常见问题

竞争条件

场景:竞争条件是在两个或多个线程同时访问和修改共享数据时发生的,如果这种访问的顺序未加控制,就会出现不正确的结果。

示例:两个线程同时对一个全局变量进行加法操作,导致最终结果不是预期的两次加法之和。

解决:使用锁(如互斥锁、读写锁)来保护共享数据的访问。

死锁

场景:死锁发生在两个或多个线程彼此等待对方释放资源的情况下,导致这些线程永远无法继续运行。

示例:线程A持有锁1并等待获取锁2,线程B持有锁2并等待获取锁1,结果是两个线程都无法继续运行。

解决: 通过分析锁的顺序来避免死锁,比如总是以相同顺序获取多个锁。

活锁

场景:活锁与死锁相似,不过线程不会处于阻塞状态,而是不断尝试解决冲突,导致系统停止进度。

示例:两个线程不断放弃并重新尝试获取锁,结果最终都无法继续。

解决:引入随机性,或者设置重试次数上限。

饥饿

场景:饥饿问题指某个线程长时间得不到所需的资源,导致其无法继续执行。

示例:低优先级线程永远无法获得CPU时间片。

解决:调整调度策略,确保资源能够公平分配,如使用公平锁(公平性互斥锁)

线程开销

场景:线程的创建、上下文切换、同步操作都会引入额外的开销,影响系统性能。

示例:频繁创建和销毁线程导致系统性能下降。

解决:使用线程池来管理线程,减少线程的频繁创建和销毁。