线程

线程的概念：

• 线程是一个进程内部的控制序列。控制序列可以理解为一个执行流。进程内部是指虚拟地址空间
• 一个进程至少有一个线程。这个时候可以粗略理解为进程就是线程。

进程到线程：

• 进程：承担分配系统资源的实体
• 线程：共享进程所获得资源

代码      （申请资源，创建进程）      进程        （创建不同执行流，分配资源）      线程

 

线程特点：

• 线程是资源竞争的基本单位。

操作系统有很多资源。进程与进程之间要竞争操作系统资源，当一个进程申请得到一大堆资源。而这些资源又会分配给线程。一个进程内部有多个线程，去竞争进程所获得的资源。所以说线程是资源竞争的基本单位。

• 线程是程序执行的最小单位。

当用户让进程去执行某个任务时，进程又会将任务细化。进程内部有很多线程，让这些线程去执行。

• 线程共享进程数据，但也拥有自己独立的一部分数据：线程ID，一组寄存器，栈，errno值，信号

各线程共享的进程资源和环境：1.文件描述符2.每种信号的处理方式3.当前工作目录

 

进程和线程的根本不同

1. 进程具有独立的地址空间，而线程没有，同一进程内部的线程共享进程的地址空间。

 

线程的优点

• 创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多，释放成本也更低
• 与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少很多
• 线程占用的资源要比进程少很多
• 能充分利用多处理器的可并行数量
• 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
• 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 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

线程的缺点

• 性能损失

一个很少被外部事件阻塞的计算密集型线程往无法与共它线程共享同一个处理器。如果计算密集型线程的数量比可用的处理器多，那么可能会有较大的性能损失，这里的性能损失指的是增加了额外的同步和调度开销，而可用的资源不变

• 健壮性降低

编写多线程需要更全面更深入的考虑，在一个多线程程序里，因时间分配上的细微偏差或者因共享了不该共享的变量而造成不良影响的可能性是很大的，换句话说线程之间是缺乏保护的。一个线程挂掉，因为线程共享一块资源。其他线程也会挂掉。进而导致进程退出，资源被回收

• 缺乏访问控制

进程是访问控制的基本粒度，在一个线程中调⽤用某些OS函数会对整个进程造成影响。多线程访问临界资源，它的访问控制是由编程者决定

• 编程难度提高

 

线程控制

POSIX线程库

• 与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝⼤大多数函数的名字都是以“pthread_”打头的。要使用这些函数库，要通过引入头文件<pthread.h>
• 线程的调用

1. pthread_create    创建一个新线程
2. pthread_exit         结束调用的线程
3. pthread_join          等待一个特定的线程退出
4. pthread_yield        释放CPU来运行另外一个线程
5. pthread_attr_init     创建并初始化一个线程的属性结构
6. pthread_attr_destory    删除一个线程的属性结构

创建进程

int pthread_create(pthread_t*  （线程ID），const  pthread_attr_t*  （线程属性，可为NULL） ，void*（*决定新线程要执行的函数）（void*），void *（传递给要执行函数的参数）  )；

成功返回0，失败返回错误码

 

终止进程

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程,可以有以下方法:

• 从线程函数return。这种方法对主线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
• 线程可以调用pthread_ exit终止自己。调用phread_exit（）,他会等待所有其他对等线程（就是同一个进程中的除自身外其他线程）终止，然后再终止主线程和整个进程。
• 一个线程可以调用pthread cancel终止同一进程中的另一个线程。

#include <pthread.h>

int pthread_cancel(pthread_t thread);

 

线程等待

为什么需要线程等待？

已经退出的线程，其空间没有被释放，仍然在进程的地址空间内。 创建新的线程不会复⽤用刚才退出线程的地址空间。

功能：等待线程结束原型

int pthread_join(pthread_t thread, void **value ptr);

参数

thread:线程ID

value_ptr:它指向一个指针，后者指向线程的返回值：成功返回0；失败返回错误码

 

线程分离

• 在默认情况下，新线程默认是joinable的。线程退出后，需要对其进行pthread_join操作来回收资源，否则无法释放资源，造成内存泄露。
• 如果不关心线程的返回值，join就是一种负担。线程提供一种自动回收的方法，叫做线程分离。当线程分离，退出后，自动释放线程资源。

 

• 线程组类其他线程对目标线程进行分离

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);

• 线程自我分离

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t self());
 

返回值：成功返回0，失败返回-1.

线程被分离后，就不能在进行pthread_join()操作。否则会出错。因为分离后的线程资源自动就被回收了，再进行等待回收资源。必定导致等待失败。