C++11多线程编程 一：多线程概述

C++11多线程编程 一：多线程概述

C++11多线程编程 二：多线程通信，线程同步，锁

C++11多线程编程 三：锁资源管理和条件变量 

C/C++基础，Boost创建线程、线程同步 

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0 背景

        多线程可以提高程序的并发性，提高并发性有两种方式，一个是多线程，一个是多进程，但多线程对系统的消耗更加少一些，并且线程和进程的平均效率是差不多的。
我们在执行一个程序的时候，其会占用CPU资源，而CPU资源是有限的，假如有8个CPU，然后需要执行100个应用程序，但是为什么会同时运行呢？，其实这是一个假象，CPU会把单位的时间平均分成若干份，每一份都是CPU的时间片，纳秒或者微秒级别，时间片分好之后让系统进行调度，每个线程在执行的时候，都需要抢占CPU的时间片，如果抢到了，那这个线程就执行，如果没有抢到，就处于一个就绪状态，就绪态的线程没有CPU的使用权，因为没有抢到CPU的使用功权，所以就需要不停的去抢，抢到之后就可以运行了，就变成了运行态，用完时间片之后，就又重新恢复到了就绪态，继续抢占时间片，循环往复，通过这样的快速切换，我们看到的这个线程是在运行，其实他也是在走走停停的，只不过因为视觉暂留现象，看不出他暂停了。
 
        Linux内核只有进程，没有线程，线程就是一个轻量级的进程(LWP：light weight process)，在 Linux 环境下线程的本质仍是进程。在计算机上运行的程序是一组指令及指令参数的组合，指令按照既定的逻辑控制计算机运行。操作系统会以进程为单位，分配系统资源，可以这样理解，进程是资源分配的最小单位，线程是操作系统调度执行的最小单位。

        多个线程共用同一个地址空间，而进程有自己独立的地址空间，线程更加节省系统资源，效率不仅可以保持，而且能够更高
        在一个地址空间中多个线程独享：每个线程都有属于自己的栈区，寄存器 (内核中管理的)，栈区就是内存四区中存储临时变量的区域，寄存器是CPU里面的资源，寄存器资源是由内核区来管理的，就不过多展开了。
        在一个地址空间中多个线程共享：代码段，堆区，全局数据区，打开的文件(文件描述符表)都是线程共享的

        操作系统在分配资源的时候，最小单位是一个虚拟地址空间，这一个地址空间被一个进程使用，每个进程对应一个虚拟地址空间，一个进程只能抢一个 CPU 时间片(如果地址空间中住着10个线程，那么这个10个线程都可以抢CPU的时间片，所以线程虽然占用的系统资源少，但是他的效率并没有降低)，一个地址空间中可以划分出多个线程，在有效的资源基础上，能够抢更多的 CPU 时间片
 
        什么是地址空间呢？就是我们启动一个应用程序，就会得到下图所示的地址空间，其实就是内存四区的增强版
        代码段就是下面图中的.text段
        堆区就是存储new出来的或者malloc出来的资源
        全局数据区就是全局变量或者静态变量存储的位置，就是.bss段或者.data段

        这个地址空间包含了内存四区，还包括另外的一些东西，上图是一个进程里面所有的东西，每启动一个进程都占用这样的一个地址空间，如果再启动一个进程就得到了第二个这样的虚拟地址空间。而多个线程共用同一个地址空间。

        假如操作系统里面只有一个线程，那么单线程和单进程是一样的，因为没有其他的程序跟它进行抢占，那他他就会一直被得到执行，也就是上图的那个单线程所示的那样，他就被一直执行。如果有多个线程，CPU在处理多个线程的时候， 把CPU的时间分成了若干个碎片，每个线程只抢一个，抢到了就执行，执行完之后，放弃CPU的使用权，这个多线程的图画的太理想了，在系统后台这些抢占都是随机的，可能线程1在前3次抢到了CPU的时间片，线程2可能前10次都抢到了，线程3可能2-5次抢到了。都有可能，并且每次执行都不一样。多线程运行他是一个无序的运行状态。
 
CPU的调度和切换：线程的上下文切换比进程要快的多
        上下文切换：进程 / 线程分时复用 CPU 时间片，在切换之前会将上一个任务的状态进行保存(保存在寄存器里面)，下次切换回这个任务的时候，从寄存器加载这个状态继续运行，任务从保存到再次加载这个过程就是一次上下文切换。
线程更加廉价，启动速度