Co to jest wielowątkowość?
Wielowątkowość to technika wykonywania wielu wątków jednocześnie. Nie pozwala procesowi ani systemowi operacyjnemu wygenerować wielu kopii programu uruchomionego na komputerze, a raczej zarządza wieloma użytkownikami lub wieloma żądaniami tego samego użytkownika w tym samym czasie, bez tworzenia wielu kopii programu. Ten artykuł daje wgląd w wielowątkowość i daje podstawowe wyobrażenie o tym, dlaczego i jak ważna jest nauka. Wątek jest lekkim procesem i najmniejszą jednostką przetwarzania, a jednoczesne uruchamianie wielu wątków nazywa się wielowątkowością. Zasadniczo jest to metoda użycia jednego zestawu kodu przez wiele procesorów.
Zrozumienie wielowątkowości
Istnieją dwa terminy, które należy zrozumieć, aby zrozumieć wielowątkowość.
- Wątek: Wątek jest niezależną lub podstawową jednostką procesu.
- Proces: wykonywany program nazywa się procesem, w procesie istnieje wiele wątków.
Wykonanie w wielowątkowości jest zarówno współbieżne, jak i równoległe.
- Równoczesne wykonywanie: jeśli procesor może przełączać zasoby wykonawcze między wątkami w procesie wielowątkowym na jednym procesorze, wówczas mówi się, że jest to wykonywanie równoległe.
- Równoległe wykonanie: Gdy każdy wątek w procesie może działać na osobnym procesorze w tym samym czasie w tym samym procesie wielowątkowym, mówi się, że jest to wykonanie równoległe.
Rodzaje wątków
- Wątek na poziomie użytkownika : są tworzone i zarządzane przez użytkowników. Są używane na poziomie aplikacji. System operacyjny nie jest zaangażowany. Dobrym przykładem jest używanie wątków w programowaniu, takim jak Java, C #, Python itp., Używamy wątków użytkownika.
W każdym wątku znajdują się unikalne dane, które pomagają je zidentyfikować, takie jak:
- Licznik programów : Licznik programów odpowiada za śledzenie instrukcji i informowanie, które instrukcje należy wykonać w następnej kolejności.
- Rejestr : Rejestry systemowe służą do śledzenia bieżącej zmiennej roboczej wątku.
- Stos : zawiera historię wykonywania wątków.
- Wątek na poziomie jądra : są one implementowane i obsługiwane przez system operacyjny. Zazwyczaj zajmują więcej czasu niż wykonywanie wątków użytkownika. Na przykład Window Solaris.
Modele wielowątkowe
Modele wielowątkowe są trzech typów
- Wiele do wielu
- Wiele do jednego
- Jeden do jednego
Wiele do wielu : Dowolna liczba wątków użytkownika może wchodzić w interakcje z taką samą lub mniejszą liczbą wątków jądra.
Wiele do jednego : Odwzorowuje wiele wątków na poziomie użytkownika na jeden wątek na poziomie jądra.
Jeden do jednego : Relacja między wątkiem na poziomie użytkownika a wątkiem na poziomie jądra jest jeden do jednego.
Zastosowania wielowątkowości
Wielowątkowość to sposób na wprowadzenie równoległości do systemu lub programu. Dzięki temu możesz go używać wszędzie tam, gdzie widzisz ścieżki równoległe (gdzie dwa wątki nie zależą od siebie nawzajem), aby było to szybkie i łatwe.
Na przykład:
- Przetwarzanie dużych danych, w których można je podzielić na części i wykonać za pomocą wielu wątków.
- Aplikacje obejmujące takie mechanizmy jak sprawdzanie i zapisywanie, wytwarzanie i konsumowanie, odczytywanie i sprawdzanie poprawności są wykonywane w wielu wątkach. Niewiele przykładów takich aplikacji to bankowość internetowa, doładowania itp.
- Można go używać do tworzenia gier, w których różne elementy działają w różnych wątkach.
- W Androidzie służy do trafiania w interfejsy API uruchomione w wątku w tle, aby zapisać aplikację przed zatrzymaniem.
- W aplikacjach internetowych jest używany, gdy chcesz, aby aplikacja otrzymywała połączenia asynchroniczne i działała asynchronicznie.
Zalety wielowątkowości
- Ekonomiczny : Jest ekonomiczny, ponieważ dzielą te same zasoby procesora. Tworzenie wątków zajmuje mniej czasu.
- Udostępnianie zasobów : umożliwia wątkom współdzielenie zasobów, takich jak dane, pamięć, pliki itp. Dlatego aplikacja może mieć wiele wątków w tej samej przestrzeni adresowej.
- Reaktywność : Zwiększa szybkość reakcji na użytkownika, ponieważ umożliwia kontynuowanie działania programu, nawet jeśli jego część wykonuje długą operację lub jest zablokowana.
- Skalowalność : Zwiększa równoległość na wielu komputerach z procesorem. Zwiększa wydajność maszyn wieloprocesorowych.
- Poprawia wykorzystanie zasobów procesora.
Dlaczego warto korzystać z wielowątkowości?
Powinniśmy używać wielowątkowości z następujących powodów:
- Aby zwiększyć równoległość
- Aby wykorzystać większość dostępnych zasobów procesora.
- Aby poprawić czas reakcji aplikacji i zapewnić lepszą interakcję z użytkownikiem.
Wymagania wstępne do nauki wielowątkowości
Jeśli wiesz, jak kodować i jak efektywnie pisać programy jednowątkowe, jesteś gotowy do nauki i stosowania wielowątkowości.
Zakres wielowątkowości
W dzisiejszym świecie technicznym tworzenie oprogramowania nie odbywa się tak, jak kiedyś w oprogramowaniu historycznym.
Dzisiaj,
- Maszyny wielordzeniowe są powszechne i możemy zmniejszyć koszty obliczeniowe, używając wielu wątków.
- Nowoczesne aplikacje pobierają informacje z różnych źródeł.
Te dwa czynniki mówią nam po prostu, że informacje będą dostępne w sposób asynchroniczny. W najbliższej przyszłości liczyłaby się nie wielowątkowość, ale sposób radzenia sobie z asynchronią, a asynchronią można się zająć tylko z wielowątkowością.
Kto powinien nauczyć się wielowątkowości?
Osoby wykonujące kodowanie i rozwijające aplikacje, oprogramowanie lub procesory powinny nauczyć się wielowątkowości, ponieważ jest to jedyny sposób korzystania z procesorów i obsługi asynchronii.
Rozwój kariery w wielowątkowości
Ta technika nigdy nie umrze, ponieważ ma pewne unikalne zalety, których nie można wykonać żadną inną techniką. Firmy szukają programistów, którzy mogą również kodować w wątkach, aby maksymalnie wykorzystać zasoby i obniżyć koszty. Dlatego ma dobry rozwój kariery i możliwości.
Wniosek
W świecie komputerowym, gdy mówimy o równoległości, mówimy o wielowątkowości. Wdrożenie wielowątkowości jest dość skuteczne i proste, ponieważ sprawia, że praca jest tańsza. Jego specjalizacja w zakresie asynchronii czyni go wyjątkowym. Dlatego jest poszukiwany i jest wartą nauki technologią.
Polecane artykuły
To był przewodnik po tym, co to jest wielowątkowość. Tutaj omówiliśmy typy, zastosowania, zalety i rozwój kariery w wielowątkowości. Możesz także przejrzeć nasze inne sugerowane artykuły, aby dowiedzieć się więcej -
- Co to jest JavaScript?
- Co to jest Data Analytics?
- Co to jest baza danych MySQL?
- Co to jest sztuczna inteligencja?