多线程可以同时使用 CPU 的多个核心？

[LinJunzhu]

我们知道，单核 CPU 在同一时间内只能够运行一个进程。而在同一时间内也是只能够运行同一个线程，只不过由于时间片轮转的制度才让我们看起来像同时运行多线程。

但昨天在网上搜的资料让我有点懵，有这样的观点：

「单进程多线程可以同时用到 CPU 的双核心」

一直以来我都是认为， CPU 的双核可以同时 hold 住两个进程，但是跟线程并没有关系吧？？

不知道大家是怎样认为的？

[Neveroldmilk]

CPU 工作的分配一般是以线程为级别的，只不过大部分程序一个进程只用一个线程，所以看起来好像 CPU 只能是以进程位粒度分配任务。

[fds]

摘抄：总而言之:进程是组织资源的最小单位,而线程是安排 CPU 执行的最小单位。
http://www.cnblogs.com/CareySon/archive/2012/05/04/ProcessAndThread.html

[bingliu221]

进程描述的是资源分配的单位，一个进程里面的所有线程都可以共享这些资源。
线程是 CPU 调度的单位，一个逻辑 CPU 核心在某一时刻只能 hold 住一个线程。

操作系统原理的基础内容，楼主可以找本书过一下。
好久没碰这些概念了，不知道我说得有没有严谨。

[vexxx]

讲个通俗不严谨的说法， CPU 看到的是线程，看不到进程，进程是 OS 上的概念。与 lz 之前的想法恰恰相反。

[ryd994]

在 Linux 里，创建新进程和新线程可以用同一个系统调用，唯一的区别是，创建新线程时不创建行调用栈。而且你仔细看， tid 和 pid 其实是在同一个范围里
主进程 tid=pid
子进程很多时候就是主进程 pid+n
而后面其他新进程会顺延下去
所以，其实进程和线程的区别只在于内存空间是不是共享而已………

[2225377fjs]

多线程当然可以利用多核，调度单元是线程，不是进程。
不然 Java 程序的 1600%的 CPU 利用率是怎么跑出来的。。？（同时占满 16 个 CPU 核心）

[shrimp929]

对于 CPU 而言，看到的是线程，多核 CPU 可以同时调度多个线程执行。我想楼主可能不是很理解线程的意义把。一个进程有多个线程的好处：对于单核 CPU 而言，ＣＰＵ每次只能调度 1 个线程，但是若当前线程阻塞了， CPU 可以不必等待，而是先调用别的线程执行，这样就提高了 CPU 的利用率

[VVJiao]

你需要搞明白并发 concurrent 与并行 parallel 的区别

[SakuraSa]

被 GIL 锁住的 python 流下了悲痛的眼泪……

[zhicheng]

“你认为” 和 “大家认为” 怎么样并没有用，不如多看看书。

最早 UNIX 的调度是以 “进程” 为最小调度单位，那个时候还没有线程的概念。线程有两种，一种是 “用户态线程” ，对内核不可见，内核不可以调度，现在一般叫做纤程或协程。另一种是 “内核态线程”，由内核调度，也称作轻量进程 LWP 。现在说的线程，一般不特殊指定，都是内核线程。

能不能利用多核的关键是能不能被内核调度，既然内核态线程可以被调度，自然可以利用多核。

另外只要资源足够（内存） CPU 可以 hold 住任意多的进程或线程，这与 CPU 的核数无关。你在这里指的应该是 “运行” 。

[owt5008137]

赞同 @zhicheng 的说法，并且现在的操作系统内核的话答案基本上都是可以。
linux ， unix like 的大多数内核和 windows 都可以

[ceyes]

恕我愚钝，怎么感觉这个问题的关键是 SMP
https://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric_multiprocessing
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-smp/

[tkisme]

@SakuraSa 233

[lujun9972]

@zhicheng 的解释很到位， kernel thread 可以利用多 CPU ， user thread 不能利用多 CPU

[sitelogin]

进程是空间,线程是时间

[FrankHB]

“单核 CPU 在同一时间内只能够运行一个进程”当然是错的。“单进程多线程可以同时用到 CPU 的双核心”在主流操作系统上没有问题。
因为同时多线程(SMT)，现代超标量处理器（一个 CPU 物理核心）可以同时跑超过一个线程（否则执行单元空着太浪费），例如 Intel 的 hyperthreading 支持一个物理核心跑两个线程。讲几核的 CPU 的核心数一般直接指物理核心数，如果是指逻辑核心数一般直接会说线程数，几个逻辑核心就同时支持几套架构状态和几个线程。
对操作系统内核 /执行体来说，直接可见的 CPU 资源是逻辑核心，可以调度的任务一般直接实现成 CPU 支持的线程，所以单核 CPU 可以同时跑多个任务。不同操作系统中任务的概念不一样。例如 Windows NT 调度的是线程，进程只是线程的容器； Linux 内核不区分进程或者线程，调度的任务在用户空间可以被实现成一个进程或进程中的线程。
注意用户空间的线程和 CPU 上跑的线程不是一回事，只不过流行的系统很多直接采用 1:1 映射简化实现罢了。

[LinJunzhu]

一个星期没上来看，看到大家这么热心的回复，很是感谢，也明白了一些概念。

现在又有一个新的问题：

既然多线程可以利用到 CPU 的多核多线程。

那我现在有个 project, 我直接开 单进程多线程 不就可以了吗？多进程还有存在的必要？

[LinJunzhu]

@FrankHB
@shrimp929
@zhicheng

[zhicheng]

你先去看一下书再来提问吧，随便一本操作系统原理都可以。

现代操作系统进程代表的是地址空间 (Address Space)。目的是隔离，一个进程不可以直接访问另一个进程的内存空间，这是由操作系统内核保护的。

估计你要问为什么隔离？我不告诉你。自己看书。

[LinJunzhu]

@zhicheng

唔.. 其实你说的这些我也懂。

只是突然有点疑惑，那这样的话是 「多进程单线程」 的效率高还是 「单进程多线程」 的效率高。

多线程的话考虑到会抢占资源，所以会有锁的存在，影响效率
多进程的话由于要 fork 两份一模一样的数据，并且要 CPU 要切换进程，也会耗费不少资源

不过这还是要根据不同情况分析。如果是 Python Ruby 等有 GIL 锁的语言，那肯定是多进程的效率要更优。

谢谢啦 :)