线程—POSIX线程库

一、什么是线程？

        1.线程是进程的一个执行流，在一个进程内部运行的多种执行流。

        2. Linux下没有真正的线程，是用进程模拟的，因此线程也叫轻量级进程。

        3. 线程在进程的进程地址空间运行，第一个pcb称之为主线程，一个进程至少有一个线程。

二、线程和进程共享和私有资源？

        1.线程和进程共享：  数据段，代码段 、文件描述符表、每种信号的处理方式、当前工作的目录、用户id和线程组id 

        2.线程和进程私有：每个线程都有自己的栈结构、寄存器（包含上下文、各种计数器的值、程序计数器和栈指针）、线程                                           id、 errno变量（当线程异常退出时的错误退出码）、信号屏蔽字、调度优先级

三、线程优缺点？

       优点：

             1.线程创建销毁的代价比进程小。

             2.线程切换的代价小，线程切换只需要切换其上下文。

             3.线程间通信比进程好。(由于线程共享进程的地址空间，因此通信可以很随意)

             4.在等待慢速 I/O操作结束的同时，程序可执行其他的计算任务。(比如可以边下载电影边听歌)

             5.计算密集型应用，为了能在多处理器系统上运行，将计算分解到多个线程中实现。

             6.I/O密集型应用，为了提高性能，将I/O操作重叠，线程可以同时等待不同的I/O操作。

      缺点：

            1.性能损失：指的是操作系统增加了额外的同步和调度开销，而可用的资源不变。

            2.健壮性降低：线程退出会导致整个进程退出。

            3.缺乏访问控制：多线程共享地址空间，但为了维护公共资源，又引入锁，信号量等机制，使用不当会造成死锁。

            4.编程难度提高：多进程提高了编程难度和定位问题的难度。

四、POSIX线程库

          在操作系统看来，它不管什么进程线程，只以PCB为准，只有在用户态里才有线程的概念。一般实现线程会用到一个POSIX线程库，在这里可以通过调用POSIX库里的函数来实现有关线程的各种操作。

 1.线程创建：

 #include <pthread.h>
 
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);

   参数：
      1> thread：线程id，线程标识符，线程栈的起始地址，输出型参数，类型为 pthread_t，本质是long int 型。
       2>attr：线程属性，NULL。
       3>函数指针：新线程执行该函数指针指向的代码，线程回调函数
       4>arg：传递给函数指针指向的函数的参数，线程回调函数的参数

    返回值：成功返回0，失败返回错误码。

2.线程终止：

       1>线程return：如果线程通过return返回，那么retval所指向的单元里存放的是tread函数的返回值(main函数创建一个新线                                      程，新线程执行完自己的函数，使用return退出，那么返回值就是退出码)

       2>线程exit：线程调用exit终止的，表示进程退出。

       3>使用pthread_exit()：线程自己调用函数终止，pthread_ jion（）函数里的retval（退出码）就是pthread_exit的参数。

#include <pthread.h>
 
 void pthread_exit(void *retval);

//其中参数retval是要退出后结果，其他线程可以通过pthread_join得到该值. 

//需要注意的是，retval要求指向的地址不会因为线程退出而失效，这说明用线程变量存储返回值是不靠谱的.

        4>线程取消：如果线程通过pthread_ cancel被别的线程异常终止，则retval就是PTHREAD_ CANCELED(-1)。

#include <pthread.h>
       int pthread_cancel(pthread_t thread);
//可以终止自己的线程也可以终止别人的线程
//成功返回0，失败返回-1
//终止自己算是成功退出，返回0，终止别的进程，则那个进程算是失败退出，返回-1；

3.线程等待：和进程中的waitpid有点像。父进程如果不进行wait，子进程退出后就会成为僵尸进程，线程也一样，joinable的线程

                    在退出后如果没有其他线程调用pthread_join 接住它的退出状态，那它也同样不会释放线程的资源。调pthread_join 

                    的线程在接收到返回状态前会陷入阻塞。父进程可以等待任何一个子进程退出，但是线程必须明确指定要等待的线 

                     程id。线程无上下级关系，即便主线程调用pthread_exit退出了，进程还是能继续运行。

#include <pthread.h> 
int pthread_join(pthread_t thread, //要等待的线程ID 
void **retval);//用于接收线程退出的退出码 

4.线程分离：新创建的线程默认是joinable的，如果不关心线程的退出状态，那么可以将其分离，表示告诉操作系统我退出后请你

                     帮我回收我的资源，随着线程结束马上交出栈资源，所以也无需其他线程join它。

#include <pthread.h>
 
int pthread_deatch(pthread_t thread);//将pthread_thread对应的线程设为分离态的线程


pthread_detach(pthread_self());//普遍的做法是线程内部自己修改分离状态