Wprowadzenie do wątków

Wątki pozwalają programowi wykonywać wiele zadań jednocześnie, zwiększając wydajność i responsywność.

W tej lekcji nauczą się Państwo:

• Czym są wątki i dlaczego się ich używa.
• Jakie są zalety wielowątkowości.
• Jakie są podstawowe pojęcia programowania współbieżnego.

Czym jest wątek?

Wątek to najmniejsza jednostka wykonywania programu.

Najważniejsze cechy:

• Proces może zawierać wiele wątków.
• Wątki współdzielą tę samą przestrzeń pamięci.
• Każdy wątek działa niezależnie, ale może komunikować się z innymi.

Dlaczego używać wielowątkowości?

Wielowątkowość zapewnia kilka korzyści:

• Lepszą wydajność dzięki równoległemu wykonywaniu zadań.
• Większą responsywność aplikacji interaktywnych.
• Efektywniejsze wykorzystanie procesora.

Programy jednowątkowe a wielowątkowe

W programie jednowątkowym zadania są wykonywane jedno po drugim.

W programie wielowątkowym wiele zadań jest wykonywanych współbieżnie.

Przykład:

• Jednowątkowy serwer internetowy przetwarza jedno żądanie naraz.
• Wielowątkowy serwer internetowy przetwarza wiele żądań jednocześnie.

Cykl życia wątku

Wątek przechodzi przez następujące stany:

• Nowy: Utworzony, ale jeszcze nieuruchomiony.
• Gotowy do wykonania: Gotowy do działania, ale oczekujący na czas procesora.
• Wykonywany: Aktywnie wykonujący kod.
• Zablokowany: Oczekujący na zasób.
• Zakończony: Wykonywanie zostało ukończone.

Jak działają wątki w C

Język C obsługuje wielowątkowość za pośrednictwem biblioteki wątków POSIX (pthreads).

Najważniejsze funkcje:

• pthread_create() - Tworzy nowy wątek.
• pthread_join() - Oczekuje na zakończenie wątku.
• pthread_exit() - Kończy działanie wątku.

Przykład: tworzenie prostego wątku

Ten program pokazuje, jak utworzyć wątek za pomocą funkcji pthread_create().

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

void *printMessage(void *arg) {
    printf("Hello from thread!\n");
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, printMessage, NULL);
    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

Zastosowania wielowątkowości

Wielowątkowość jest przydatna w przypadku:

• Serwerów internetowych obsługujących wiele żądań klientów.
• Zadań wykonywanych w tle, takich jak pobieranie plików.
• Obliczeń równoległych w aplikacjach naukowych.

Podsumowanie

W tej lekcji poznali Państwo:

• Czym są wątki i jak działają.
• Zalety wielowątkowości.
• Jak utworzyć prosty wątek w języku C za pomocą funkcji pthread_create().

W następnej części przyjrzymy się tworzeniu wielu wątków w języku C i zarządzaniu nimi!