多线程和单线程是什么？多线程与单线程的区别

灰太狼 2020-05-30 03:01 1111阅读 0赞

# 多线程和单线程是什么？多线程与单线程的区别

> 在软件层面，多线程就是能同时从多个路线同时执行处理。从软件的角度来说，线程可以看作是同时的。
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> 即便在单核处理器的电脑上也能实现多线程。但是多个线程毕竟是要在cpu上跑的，一定会有一个先后，所以这就涉及到了cpu的调度（时间片轮转）问题。
>
> java中有给线程设置优先级的方法是用来调节cpu调度顺序的。

#### 一、什么是进程：

当一个程序开始运行时，它就是一个进程，进程包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源。而一个进程又是由多个线程所组成的。

#### 二、什么是线程：

线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。

多线程：多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。

多线程的好处：可以提高CPU的利用率。在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它的线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率。

多线程的不利方面：

1.线程也是程序，所以线程需要占用内存，线程越多占用内存也越多；

2.多线程需要协调和管理，所以需要CPU时间跟踪线程；

3.线程之间对共享资源的访问会相互影响，必须解决竞用共享资源的问题；

4.线程太多会导致控制太复杂，最终可能造成很多Bug；

#### 三、多线程处理的优点

多线程编程的目的,就是"最大限度地利用CPU资源",当某一线程的处理不需要占用CPU而只和I/O,OEMBIOS等资源打交道时,让需要占用CPU资源的其它线程有机会获得CPU资源。

每个程序执行时都会产生一个进程，而每一个进程至少要有一个主线程。这个线程其实是进程执行的一条线索，除了主线程外你还可以给进程增加其它的线程，也即增加其它的执行线索，由此在某种程度上可以看成是给一个应用程序增加了多任务功能。

当程序运行后，您可以根据各种条件挂起或运行这些线程，尤其在多CPU的环境中，这些线程是并发运行的。多线程就是在一个进程内有多个线程。从而使一个应用程序有了多任务的功能。多进程技术也可以实现这一点，但是创建进程的高消耗（每个进程都有独立的数据和代码空间），进程之间通信的不方便（消息机制），进程切换的时间太长，这些导致了多线程的提出，对于单CPU来说（没有开启超线程），在同一时间只能执行一个线程，所以如果想实现多任务，那么就只能每个进程或线程获得一个时间片，在某个时间片内，只能一个线程执行，然后按照某种策略换其他线程执行。

由于时间片很短，这样给用户的感觉是同时有好多线程在执行。但是线程切换是有代价的，因此如果采用多进程，那么就需要将线程所隶属的该进程所需要的内存进行切换，这时间代价是很多的。

而线程切换代价就很少，线程是可以共享内存的。所以采用多线程在切换上花费的比多进程少得多。但是，线程切换还是需要时间消耗的，所以采用一个拥有两个线程的进程执行所需要的时间比一个线程的进程执行两次所需要的时间要多一些。即采用多线程不会提高程序的执行速度，反而会降低速度，但是对于用户来说，可以减少用户的响应时间。

上述结果只是针对单CPU，如果对于多CPU或者CPU采用超线程技术的话，采用多线程技术还是会提高程序的执行速度的。因为单线程只会映射到一个CPU上，而多线程会映射到多个CPU上，超线程技术本质是多线程硬件化，所以也会加快程序的执行速度。

优点：

1.同步应用程序的开发比较容易，但由于需要在上一个任务完成后才能开始新的任务，所以其效率通常比多线程应用程序低。如果完成同步任务所用的时间比预计时间长，应用程序可能会不响应。多线程处理可以同时运行多个过程。例如，文字处理器应用程序在您处理文档的同时，可以检查拼写（作为单独的任务）。由于多线程应用程序将程序划分成独立的任务，因此可以在以下方面显著提高性能：

2.多线程技术使程序的响应速度更快，因为用户界面可以在进行其他工作的同时一直处于活动状态。

3.当前没有进行处理的任务可以将处理器时间让给其他任务。

4.占用大量处理时间的任务可以定期将处理器时间让给其他任务。

5.可以随时停止任务。

6.可以分别设置各个任务的优先级以优化性能。

是否需要创建多线程应用程序取决于多个因素。在以下情况下，最适合采用多线程处理：

1.耗时或大量占用处理器的任务阻塞用户界面操作。

2.各个任务必须等待外部资源（如远程文件或 INTERNET 连接）。

#### 四、多线程与单线程的区别：

1.在单核的前提下，假如有10个任务。如果用单线程，那么我可以依次做这10个任务-----做完地一个做第二个做完第二个做第三个......而如果用多线程的话，等效于有一个任务队列，我run了这10个任务线程等于把这10个线程都插入了这个任务队列中，然后这10个任务去抢CPU。感觉上有点异步的味道：我不必等一个任务完成了才能执行第二个、我不必等这10个任务都完成了才能继续往下走。

2.多线程的产生并不是因为发明了多核CPU甚至现在有多个CPU+多核的硬件，也不是因为多线程CPU运行效率比单线程高。单从CPU的运行效率上考虑，单任务进程及单线程效率是最高的，因为CPU没有任何进程及线程的切换开销。

3.多线程的出现主要为了解决IO设备的读写速度往往比CPU的处理速度慢造成的单线程程序运行阻塞问题，一个极端的例子就是如果你需要用户在键盘上输入一个数据，当用户没有输入前，单线程程序就阻塞了，多线程程序就可以放个音乐或继续干一些程序中除了键盘输入外的工作，因此，多线程能提高因程序由于等待某个资源阻塞时其他资源的利用率（是利用率不是效率）。

4.因此多线程与单线程的最大区别，多线程程序能在等待某个IO操作时，继续完成非这个IO的其他工作，有利于提高完成整个任务的效果和速度。此外，多线程程序与单线程程序对程序设计也有不同的流程和结构，多线程需要考虑对静态变量等资源的操作互锁及程序执行的同步问题。