Linux-线程1-优快云博客

0、章节引用

优快云的lc_29503203用户的《浅析Linux下的task_struct结构体》
优快云的CallMeRiaan用户的《Linux内存之Cache》
优快云的misiter用户的《lwp和线程区别》

1、课程目标

线程概念（了解）
线程特点（了解）
线程创建（熟练）
小结

2、进程

进程是为了执行程序分配的总称，进程创建会分配一下资源（内存资源，CPU资源等）。
每一个进程有自己独立的地址空间，代码、数据，互不影响。
Linux为每一个进程创建task_struct(任务结构体，在内核创建)
每一个进程都参与内核调度，互补影响

3、线程

进程在切换时系统开销大（内存的读写速度比CPU处理的速度慢。CPU会出现等待读写进程指令的现象，为了解决这个问题出现了cache。cache是位于CPU和主存储器DRAM之间的一块高速缓冲存储器，规模较小，但是速度很快,将cache放置在CPU和主存之间，作为主存数据的缓存。当CPU试图从主存中加载/存储数据的时候，CPU会首先从cache中查找对应地址的数据是否缓存在cache中，如果数据缓存在cache中，那么直接从cache中拿到数据并返回给CPU）
操作系统引入了轻量级进程LWP
Linux不区分进程、线程，都是任务，需要CPU执行。

4、线程特点

线程指的是共享相同的地址空间的多个任务
线程的好处
1）大大提高任务切换的效率
2）避免额外的TLB和cache的刷新。

5、线程共享资源

一个进程的多个线程共享的资源
1）可执行的指令
2）静态数据
3）进程中打开的文件描述符
4）当前工作目录
5）用户ID
6）用户组ID

6、线程私有资源

每一个线程私有的资源
1）线程ID(TID)
2）PC（线程计数器）和相关寄存器
3）堆栈
4）错误号
5）优先级
6）执行状态和属性

7、Linux线程库

pthread线程库提供如下的基本操作
1）创建线程
2）回收线程
3）结束线程
同步和互斥机制
1）信号量
2）互斥锁

8、线程创建-pthread_create

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);

返回值，函数执行成功返回0，失败返回错误码
参数1thread 为线程对象
参数2attr为结构体指针，执行线程的属性。默认属性为NULL
参数3start_routine为线程执行函数
参数4arg为线程函数的参数，没有参数为NULL

9、线程回收-pthread_join

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

返回值，函数执行成功返回0，失败返回错误码
参数1thread 为线程对象
调用回收线程函数若线程没有结束，则该函数会阻塞，直到线程结束才会回收正常。
参数2*retval接受线程的返回值

10、线程回收-pthread_exit

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

结束当前线程，在线程中不能调用exit/_exit结束线程，因为其会将在整个进程结束，进程结束，则所有线程不会存在。可以只用pthread_exit或者return结束当前进程。
retval参数可被其他线程通过pthread_join获取。其不能是线程中的地址。
线程结束线程私有资源被释放。

11、线程-示例

创建线程、在线程中修改全局变量中的字符串。并对线程进行退出和回收。

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include <stdlib.h>//exit
#include <string.h>//memcpy
char message[32] = "Hello World";//放在全局中，子进程需要访问



void * thread_func(void *arg)
{
	printf("start\n");
	strcpy(message,"Linux,Hello!");
	pthread_exit("exit pthread");//可以返回字符串
	//pthread_exit((void *)(123));//可以返回数值，数值类型和函数返回类型一致
	//return (void *)123;

}
	
int main(void)
{
	
	int ret;
	pthread_t a_thread;
	void *result;
	if(pthread_create(&a_thread,NULL,thread_func,NULL)!=0)
	{
		printf("创建线程失败。\n");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		//pthread_join(a_thread,result);
		ret = pthread_join(a_thread,&result);
		printf("ret = %d\n",ret);
		
		printf("result = %s\n",(char *)result);//进程返回字符串时
		//printf("result = %d\n",(int *)result);//进程返回数值时
		printf("message = %s\n",message);//信息在进程中进行改变
		return 0;
	}
}

在进行编译的时候使用线程库，需要在后面链接库。

$ gcc pthread_creat_join_exit.c -lpthread

运行结果：

start
ret = 0
result = exit pthread
message = Linux,Hello!

12、线程小结

pthread_create
pthread_exit
pthread_join