Multithreading 多线程应用程序实际上会比单线程应用程序更快吗？

所有这些都是理论性的，我只是想到了这个问题，我不完全确定答案是什么：

假设您有一个计算4个独立计算的应用程序。（完全独立，不管你按什么顺序做，也不需要一个来计算另一个）。 还假设这些计算很长（分钟）且受CPU限制（不等待任何类型的IO）

1） 现在，如果您有一台单处理器计算机，单线程应用程序在逻辑上要比多线程应用程序快（或与多线程应用程序相同）。由于计算机不能用一个处理器一次做一件以上的事情，这将在上下文切换等方面“浪费”时间。 到目前为止还好吗

2） 如果您有一台4处理器的计算机，那么4个线程可能比单线程更快。对吗？您的计算机现在可以一次执行4个操作，因此将应用程序划分为4个线程是合乎逻辑的，并且它应该以4个计算中最长的时间完成。 到目前为止还不错吗

3） 现在我感到困惑的是，为什么我的应用程序会创建比可用处理器（实际上是内核）数量更多的线程？我已经编写过程序，也见过创建数十个或数百个线程的应用程序，但实际上——对于一台普通计算机来说，完美的数字大约是8

另外，我已经读过了： 但他没有平静地回答

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干杯

我认为您假设所有程序都是CPU受限的-请记住，您的一些线程将等待I/O（磁盘/网络/用户流量）。

如果某些线程需要与其他方接口，我可以想出比内核更多的线程的一个原因是。。。正在等待服务器的响应。。从数据库中查询某些内容。这将允许线程休眠，直到提供答案为止。这样，其他计算就不必等待了。在4cores->4thread中，线程将等待输入，这可能会导致其他代码也必须等待

向应用程序添加线程并不是为了提高性能。有时，您希望或需要同时执行多个任务，因为这是构建程序的最合乎逻辑的方式

例如，您可能正在编写一个游戏引擎，如果您采用多线程方法，您可能有一个物理线程、一个图形线程、一个网络线程、一个用户输入线程、一个磁盘资源加载线程等

詹姆斯·巴克斯特的观点也非常正确。有时线程正在等待资源，在访问该资源之前无法进一步执行。如果线程数与内核数相同，那么一个内核将被浪费

为什么我会让我的应用程序创建比可用处理器（实际上是内核）数量更多的线程

一个很好的原因是，如果您有等待事件的线程。例如，您可能有一个生产者/消费者应用程序，其中生产者正在从某个数据流中读取数据，并且该数据以突发方式到达：一批中有几百（或数千）条记录，随后是一段时间内没有记录，然后是另一个突发。假设你有一台4核机器。您可以有一个生产者线程来读取数据并将其放入队列，还有三个消费者线程来处理队列

或者，您可以有一个生产者线程和四个消费者线程。大多数情况下，生产者线程是空闲的，给您四个消费者线程来处理队列中的项目。但是，当数据流中的项目可用时，其中一个使用者线程将被交换出去，以支持生产者

这是一个简化的例子，但基本上类似于我在生产中使用的程序

更一般地说，创建比处理单元（通常是CPU内核，尽管超线程的存在会让事情变得更糟）更连续工作（即CPU受限）的线程没有任何意义。如果您知道您的线程不会等待外部事件，那么当您只有

n

内核时，拥有

n+1

线程将浪费线程上下文切换的时间。请注意，这完全是在您的程序上下文中进行的。如果有其他应用程序和操作系统服务正在运行，则应用程序的线程将不时被调出，以便其他应用程序和服务可以获得时间片。但有一种假设是，如果您运行的是CPU密集型程序，那么您将限制同时运行的其他应用程序和服务

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当然，你最好的办法是设置一个测试。在一台4核机器上，用1、2、3、4、5。。。线程。完成不同数量的线程所需的时间。我想你会发现，在一台4核的机器上，最合适的位置是3或4；最有可能是4，除非有其他应用程序或操作系统服务占用大量CPU。

您完全正确，假设这些计算是CPU限制的，而不是IO限制的，那么会怎么样？在这种情况下，您将受益于至少与线程一样多的内核，以避免争用/上下文切换。问题是PC上会有其他进程，比如操作系统，需要利用CPU，因此无法完全避免。我认为这最好用“I/O”来表达。特别是，CPU的速度比内存快得多，因此可以将从主存读取视为I/O操作，并尝试在内存响应时为CPU提供一些操作。超线程技术尤其如此，在超线程技术中，你可以让另一个线程非常快地运行。如果你把你说的话再进一步一点——如果我在一台4核计算机上创建4个线程，操作系统可能会决定让我只使用1-2个核，然后让其他线程自己使用。但是如果我创建了40个线程，我就会误导