线程间到底共享了哪些进程资源？

进程和线程这两个话题是程序员绕不开的，操作系统提供的这两个抽象概念实在是太重要了。

关于进程和线程有一个极其经典的问题，那就是进程和线程的区别是什么？相信很多同学对答案似懂非懂。

记住了不一定真懂

关于这个问题有的同学可能已经“背得”滚瓜烂熟了：“进程是操作系统分配资源的单位，线程是调度的基本单位，线程之间共享进程资源”。

可是你真的理解了上面最后一句话吗？到底线程之间共享了哪些进程资源，共享资源意味着什么？共享资源这种机制是如何实现的？对此如果你没有答案的话，那么这意味着你几乎很难写出能正确工作的多线程程序，同时也意味着这篇文章就是为你准备的。

逆向思考

查理芒格经常说这样一句话：“反过来想，总是反过来想”，如果你对线程之间共享了哪些进程资源这个问题想不清楚的话那么也可以反过来思考，那就是有哪些资源是线程私有的。

 

线程私有资源

线程运行的本质其实就是函数的执行，函数的执行总会有一个源头，这个源头就是所谓的入口函数，CPU从入口函数开始执行从而形成一个执行流，只不过我们人为的给执行流起一个名字，这个名字就叫线程。

既然线程运行的本质就是函数的执行，那么函数执行都有哪些信息呢？

在《函数运行时在内存中是什么样子》这篇文章中我们说过，函数运行时的信息保存在栈帧中，栈帧中保存了函数的返回值、调用其它函数的参数、该函数使用的局部变量以及该函数使用的寄存器信息，如图所示，假设函数A调用函数B：

此外，CPU执行指令的信息保存在一个叫做程序计数器的寄存器中，通过这个寄存器我们就知道接下来要执行哪一条指令。由于操作系统随时可以暂停线程的运行，因此我们保存以及恢复程序计数器中的值就能知道线程是从哪里暂停的以及该从哪里继续运行了。

由于线程运行的本质就是函数运行，函数运行时信息是保存在栈帧中的，因此每个线程都有自己独立的、私有的栈区。

同时函数运行时需要额外的寄存器来保存一些信息，像部分局部变量之类，这些寄存器也是线程私有的，一个线程不可能访问到另一个线程的这类寄存器信息。

从上面的讨论中我们知道，到目前为止，所属线程的栈区、程序计数器、栈指针以及函数运行使用的寄存器是线程私有的。

以上这些信息有一个统一的名字，就是线程上下文，thread context。

我们也说过操作系统调度线程需要随时中断线程的运行并且需要线程被暂停后可以继续运行，操作系统之所以能实现这一点，依靠的就是线程上下文信息。

现在你应该知道哪些是线程私有的了吧。

除此之外，剩下的都是线程间共享资源。

那么剩下的还有什么呢？还有图中的这些。

这其实就是进程地址空间的样子，也就是说线程共享进程地址空间中除线程上下文信息中的所有内容，意思就是说线程可以直接读取这些内容。

接下来我们分别来看一下这些区域。

 

代码区

进程地址空间中的代码区，这里保存的是什么呢？从名字中有的同学可能已经猜到了，没错，这里保存的就是我们写的代码，更准确的是编译后的可执行机器指令。

那么这些机器指令又是从哪里来的呢？答案是从可执行文件中加载到内存的，可执行程序中的代码区就是用来初始化进程地址空间中的代码区的。

线程之间共享代码区，这就意味着程序中的任何一个函数都可以放到线程中去执行，不存在某个函数只能被特定线程执行的情况。