【Linux】线程基础----概念、区别于进程、线程库的使用等

       

目录

一、了解线程

二、线程的实现方式

三、线程与进程的区别

四、线程库的使用

五、多线程的数据共享问题

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在前面对于进程包括其概念、创建、释放以及进程间通讯的方式等之后，我们再提到比进程还要轻量的一个执行序列就是线程。线程是轻量级的进程，换句话说线程是被进程所包含的，进程里中是存在线程的。

一、了解线程

        我们从两方面去理解线程：一是线程是轻量级的进程；二是线程是进程内部的一条执行序列（一组有序指令），或者说是执行流，线程也是动态的概念。

        轻量级：创建：创建进程时分配资源，后期创建线程时不会分配资源；

        调度：线程的切换比进程调度速度快；

        注意：

         一个进程至少有一条线程，即就是main函数所代表的执行序列。称之为主线程。通过线程库就可以创建线程-----函数线程。

         主线程仅仅代表进程执行的第一条线程而已。当主线程通过线程库创建出线程以后，所有的线程就无任何区别。

主线程默认结束，结束的是整个进程。

二、线程的实现方式

         用户级：线程的创建、销毁、管理都是在用户空间完成，内核只会识别为一个进程，一条线程。优点是灵活性，操作系统不知道线程存在，在任何平台上都可以运行；线程切换块，线程切换在用户空间完成，不需要陷入内核；不用修改操作系统，实现容易。缺点是编程复杂，用户必须自己管理线程，包括线程调度；如果一个线程阻塞，整个进程都会阻塞，不能使用对称多处理器。

        内核级：线程的创建、销毁、管理由操作系统内核完成。内核线程使得用户编程简单，但是每次切换都得陷入内核，所以效率较低。

        混合模式：即就是一部分以用户级线程创建，一部分由内核创建，是一个多对多的关系。结合用户级和内核级的优点。

三、线程与进程的区别

         （1）线程是（CPU）系统调用的最小单位，进程是资源分配的最小单位；

         （2）线程依赖于进程，线程在进程内部，一个进程至少包含一条线程；

         （3）进程都是相互独立的，同一个进程中的线程除了线程的栈区，其他资源都共享；

         （4）进程通讯需要特殊的机制，县城通讯则可直接借助全局空间，或是堆区空间；

         （5）线程存在线程安全问题；

         （6）线程切换相比进程切换效率高

         （7）创建线程比创建进程快，线程所消耗的资源比进程少。

四、线程库的使用

        头文件#include<pthread.h>

        1、线程创建

        统一进程中的线程都是并发执行的，线程的执行顺序是不一定的，是由系统当前环境和线程调度算法决定的。

        Int pthread_create(pthred_t *id, pthread_attr_t *arr,void*(*pthread_fun)(void*), void*arg);
        Id:线程id 创建线程时分配的线程ID；传递一个变量的地址；

        Attr：线程属性，默认为NULL

        Pthread_fun:线程函数 新创建的线程的执行体，函数地址：指定新线程从那块开始执行；

        Arg：传递给线程函数的参数，（arg的值会传给void*，传给所调用的函数）；

        返回值：assert(res==0);成功返回0，失败返回错误码；

         创建进程和线程底层都是调用的是clone函数；

                     （1）值传递：最多传递四字节的数据，指针将传递的值直接强转为void*；

                          arg:类型是void*  记录传递的值

                      （2）地址传递：将要传递的值的地址转化为void*；

                           arg：类型是void*  记录的是传递的地址

                             地址传递时主线程后期对值的修改可能会影响函数线程中获取值

                              函数线程中通过地址对变量修改，也会影响主线程中变量的值；

         Strace:限时进城执行过程中的所有的系统调用函数；

         Ltrace:显示进程执行过程中的所有库函数；

        2、线程结束

        Int pthread_exit(void *);

        注意：Main函数结束代表进程结束，exit(0)，线程依赖于进程，进程结束，所有线程随之结束；

        等待线程结束函数：int pthread_jojn(pthread_t id, void **retval);//等待线程结束，获取线程退出信息；

        取消一个线程：int pthred_cancel(pthread_t id);//发出取消请求，并不会等待

五、多线程的数据共享问题

         创建线程只会在进程资源中申请栈区资源用于线程函数的执行；只会分配虚拟地址的空间，当真正用的时候（即运行）才会映射到内存中；进程中的数据区域、堆区、多线程都是共享的，即使用同一份。

         1、全局数据：共享的。虚拟地址相同。统一进程的多线程共享进程的4G虚拟地址空间。

         2、堆区：共享的

         3、栈区：不共享；创建线程时，将栈区数据的地址传递给函数线程，实现共享；通过该地址访问栈区；

         4、文件描述符：共享的；文件资源试给进程分配的，同一进程所访问的表数组是一样的，指针是同一份。

        由于对于多线程间有许多共享的资源，在线程间共享数据的方式：

             将数据定义到全局；

             将数据保存到堆区；

             栈区---》创建线程时，将栈区数据的地址传递给函数线程；