线程

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线程

什么是线程？

线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP)，是进程内部的一个执行分支，是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC)，寄存器集合和堆栈组成。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。就绪状态是指线程具备运行的所有条件，逻辑上可以运行，在等待处理机;运行状态是指线程占有处理机正在运行;阻塞状态是指线程在等待一个事件(如某个信号量)，逻辑上不可执行。每一个程序都至少有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序本身。

线程是程序中一个单一的顺序控制流程。进程内一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分派CPU的基本单位指运行中的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

线程的特点：

1，Linux的线程是通过进程来模拟的，也就是说Linux里的线程本质上就是进程。Linux的线程机制是通过内核和库混合实现的，所以线程的实现在Linux的核心态和用户态都有执行，内核实现线程／进程的调度，libpthread库实现线程之间的同步。这也就是为什么多线程程序需要连接一个libpthread库的原因。
2，Linux程序如果用pthread_create启动一个新的线程，实际上启动了两个轻量进程，第一个是管理线程，第二个才是真正做事情的线程。但是后续新创建的线程就不需要再创建管理线程了。
3，Linux中每个线程都有自己唯一的进程号，用pthread_self()获得。
4，Linux这种用进程模拟线程的方式，和signal机制不一致，signal是发给进程的，但是在linux里，往一个进程发送signal，实际上只有一个线程处理这个signal。
5，Linux的进程机制实现的很好，进程间调度的overhead很小。

线程的控制代码

A，创建线程

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

返回值:成功返回0,失败返回错误号。在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后,当前线程从pthread_create()返回继续往下执行,而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决定。 start_routine函数接收一个参数,是通过pthread_create的arg参数传递给它的,该参数的类型为 void ,这个指针按什么类型解释由调用者自己定义。start_routine的返回值类型也是void ,这个指针的含义同样由调用者自己定义。start_routine返回时,这个线程就退出了,其它线程可以调用pthread_join得到start_routine的返回值,类似于父进程调用wait(2)得到子进程的退出状态。

通过调用pthread_create()

可见他们的pid是相同的说明是在同一个进程中，但线程id又是不同的。表明是在同一进程中的不同线程。

B，线程终止

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程,可以有三种方法:
1，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。
2，一个线程可以调用pthread_cancel()终止同一进程中的另一个线程。
3，线程可以调用pthread_exit()终止自己。
用pthread_cancel终止一个线程分同步和异步两种情况

C，线程等待

调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终止状态是不同的,总结如下:
1，如果thread线程通过return返回,value_ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
2，如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel()异常终掉,value_ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。在Linux的pthread库中常数PTHREAD_CANCELED的值是-1。
3，如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,value_ptr所指向的单元存放的是传给 pthread_exit的参数。如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给value_ptr 参数。

线程与进程的区别

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。

1，简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。
2，线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。
3，另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。
4，线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
5，从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。