多线程编程

目录：

1、线程概念；

2、Linux下的线程的特点；

3、线程控制：线程创建/等待/终止

线程的概念：

说到线程的概念，我们就不由的想起来进程这一个概念了。要是不了解进程的话可以看看这个 什么是一个进程？

我们之前已经说过了什么是进程，我们都知道进程就是一个运行的程序，每一个进程在cpu都有一份独占的PCB结构，在这个PCB中，包含很多进程都有的东西，其中就包含一个我今天要说的 东西 ------地址空间。

说到地址空间，我们就可以引出我们今天的概念-----------------线程。。。。

线程，可以说是进程的一个简化，每一个线程就是进程的一个执行流 。他们之间可以共享当前进程的地址空间。

所以线程之间的通信，相对于进程之间来说要相对容易一点。

线程与进程的区别：

1、进程强调的是资源独占；而线程强调的是资源共享；

2、进程与进程之间是没有任何交际的；同一个进程下的线程与线程之间共享地址空间；

3、线程是在进程的地址空间内部运行的；

4、进程是承担资源分配的基本单位；线程则是实现资源调度的基本单位；

5、线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

同一进程下的线程之间的都有哪些资源是共享的，哪些是私有的？

对同一个进程下面的多个进程

私有的资源主要有：

1、当前线程的id(可以说是线程的标识符)；

2、上下文信息，包括各种寄存器的值，程序计数器、以及栈指针；（可以预防线程被突然切换出去，重新切换回来时可以继续按照上次的运行的位置正常运行）

3、私有的栈空间；(内部可以保存的一些线程独有的一些变量值)

4、线程的调度优先级；

共享的资源主要有：

1、文件描述符表；

2、每种信号的处理方式(SIG_IGN、SIG_DFL或者自定义的信号处理函数)；

3、当前的工作目录；

4、用户id与组id；

Linux下的线程的特点

Linux下的线程设计的是非常的巧妙的，它是套用的是PCB，设计出来的一种轻量级的进程用来表示的线程。

说起Linux下的线程，的确不如windows下来的直接，windows中进程和线程有着明确的区分，各自有自己代表的数据结构、操作API，进程享有资源和线程参加调度。一切都是那么自然。Linux下进程和线程的区分就没有那么明显了。从最初的用户级线程模型，到后来内核级线程模型，Linux 对线程的支持虽然不如windows那么明显，但是却一直在努力。最初的用户级线程这里就不在多说，那么时代内核还没有加入对线程的支持，一切都是用户程序在YY，算不上是内核支持的线程。

LInuxthreads有以下特点：

1、管理线程的问题。每个进程拥有一个管理线程，进程内部线程的创建、销毁、同步都经过管理线程处理。通过管理线程，实现了下面对于多线程的要求：

• 系统必须有能力杀死整个进程。
• 线程栈的回收必须在对应线程结束后执行，所以线程不能自己处理。
• 将要终止的线程必须能够被等待，从而不至于成为僵尸。
• 线程数据区的回收需要对所有线程迭代执行，这个任务要管理线程完成。
• 如果主线程需要调用pthread_exit(),而进程并没有终止，主线程就睡眠，直到其他线程终止后，由管理线程唤醒主线程。

2、为了维护线程数据和内存，LinuxThreads使用进程地址空间的高位部分，即低于进程栈空间的部分。

3、基于信号机制实现线程同步。

4、LinuxThreads把每个线程实现为一个进程，拥有一个唯一的进程ID。

5、当进程收到终止信号，由管理线程负责用此信号杀死其他线程。

6、如果某个异步信号被发送，管理线程把信号传递给某个线程，如果该线程当前阻塞了该信号，则信号就是pending状态。

7、内核调度器实现对线程的调度。

 基于上述特点，LinuxThreads的缺点就很明显了：

1、其使用一个管理线程创建和协调进程中线程，这就增加了创建/销毁线程的开销。

2、既然其核心思想依赖于管理线程，那么必然要进行许多围绕管理线程的上下文切换，从而影响扩展性和性能。

3、由于管理线程只有一个，只能运行在一个CPU，在多处理情况下，同步问题是一个大问题。

4、使用信号实现同步，基于信号性能问题，会增加操作响应延迟，由于不能专门对进程发送信号，也不遵循POSIX标准。

5、信号的处理时基于线程而不是基于进程，且信号的传递是串行化的，意味着如果某个线程阻塞了信号，信号不会被传递给其他线程直到该线程解除阻塞。

6、基于线程本质上是一个进程，那么那么同一进程下的线程user和groupID信息或许会不一致。对于setuid和setgid来讲会成为问题。

7、如果进程中某个线程发生crash，那么dump文件仅仅针对该线程而不是针对其所属进程（后期的LinuxThreads版本解决了这个问题）

8、由于每个线程也是一个进程，/proc文件系统会变得异常拥挤。且对于应用的线程数量也会受到限制。

9、线程数据的访问依赖于栈地址，不能直接获取，因此访问线程数据的速度较慢，且用户不能随便指定栈的大小，以防发生冲突。

线程控制

1、线程创建

在Linux系统下，如果要想在一个进程里创建一个线程的话，我们可以调用用户级的函数接口(因为Linux下没有明确的线程，所以有了这一用户级的库 pthread为我们提供现成线程函数)：

2、线程等待

对于一个线程创建之后，这段代码运行完成之后，会有一个返回值，主线程需要回收这个运行结果，在这里我们使用线程等待来获取结果，用户库pthread为我们提供的库函数是：

3、线程终止

一个线程如果能够被创建的话，那当然也能被终止了；

要想实现一个线程的终止可以使用函数：

当然，我们也可以使用函数下面的函数来取消一个线程

代码实现线程等待与线程终止函数

#include<stdio.h>#include<pthread.h>//实现线程的那部分代码void * thread1(void * argc){printf("pid : %d  ,tid: %u\n",getpid(),pthread_self());//在此处调用pthread_exit函数pthread_exit(10);}void * thread2(void * argc){printf("pid : %d  ,tid: %u\n",getpid(),pthread_self());return (void*)20;}int main(){pthread_t  pthread1,pthread2;pthread_create(&pthread1,NULL,&thread1,NULL);pthread_create(&pthread2,NULL,&thread2,NULL);//调用线程取消函数pthread_cancel(pthread2);//在此处调用线程等待函数void * retval1=  NULL;void * retval2=  NULL;pthread_join(pthread1,&retval1);pthread_join(pthread2,&retval2);printf("thread1 ret is %d \n",retval1);printf("thread2 ret is %d \n",retval2);return  0;}

线程的分离与结合属性

在任何一个时间点上，线程是可结合的（joinable）或者是分离的（detached）。一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死。在被其他线程回收之前，它的存储器资源（例如栈）是不释放的。相反，一个分离的线程是不能被其他线程回收或杀死的，它的存储器 资源在它终止时由系统自动释放。

默认情况下，线程被创建成可结合的。为了避免存储器泄漏，每个可结合线程都应该要么被显示地回收，即调用pthread_join；要么通过调用pthread_detach函数被分离。如果一个可结合线程结束运行但没有被join，则它的状态类似于进程中的Zombie Process，即还有一部分资源没有被回收，所以创建线程者应该调用pthread_join来等待线程运行结束，并可得到线程的退出代码，回收其资源。