通俗理解之多线程概述（一）

一、场景描述：

• 场景1：想象一个餐厅的厨房：

  单线程（只有一个厨师）：

  • 厨师必须按顺序做事：切菜 → 炒菜 → 装盘 → 洗锅 → 再切菜 → 再炒菜...
  • 如果在等水烧开，厨师只能干等着，不能做其他事
  • 效率低，客人等待时间长

  多线程（多个厨师协作）：

  • 厨师A负责切菜
  • 厨师B负责炒菜
  • 厨师C负责装盘和上菜
  • 厨师D负责洗碗
  • 大家同时工作，互不干扰，效率大大提高
  • 当一个厨师在等待（比如等水烧开）时，其他厨师继续工作

• 场景2：

  单线程（只有一个窗口）：

  • 客户A办理存款（5分钟）
  • 客户B办理取款（3分钟）
  • 客户C办理转账（4分钟）
  • 后面的客户必须等前面的全部办完

  多线程（多个窗口）：

  • 窗口1：客户A办理存款
  • 窗口2：客户B办理取款 ← 同时进行
  • 窗口3：客户C办理转账
  • 大家并行办理，总体等待时间减少

• 场景3:
  单线程：一个人向好友A打电话

  多线程：一个人（单核）用两只手（多线程）交替打两个电话

  • 左手拿电话A说两句
  • 快速切换到右手拿电话B说两句
  • 再切换回左手...
  • 两个电话都在"进行中"，但同一时刻只能说一个

  通过上面的例子，用一句话来讲就是把原来一个人办的事，改为多个人办事（并行），或者一个人交替办好几件事（并发），这就是多线程最简单的理解。
  需要注意到的是，多线程包含并发和并行两种情况，单核情况下的产生竞争态，这个时候是并发，多核情况下，多个CPU同时运行，这个时候是并行；当然这并不意味着多核情况下完全是并行，比如涉及IO操作时，CPU（这里指的是用到DMA的现代CPU^①）会腾出空来去执行执行其他线程内容

说明：
① 早期的IO是依赖CPU调度的：

1. CPU发出读取指令
2. CPU等待磁盘准备数据
3. 磁盘把数据放到磁盘缓冲区
4. CPU一个字节一个字节地从磁盘缓冲区复制到内存（CPU全程参与，无法做其他事情）
5. 读取完成

而对于现代CPU：

1. CPU发出读取指令给DMA控制器，会把数据读取到内存地址
2. CPU继续做其他事情，CPU这个时候1. 1. 解放了
3. DMA控制器接管：
   - 与磁盘控制器通信
   - 直接把数据从磁盘传输到内存
   - 不需要CPU参与
4. 数据传输完成后，DMA控制器发送中断信号给CPU
5. CPU收到中断，处理IO完成事件