进程与线程详解-优快云博客

《一》概念

进程：进程是资源分配的最小单位，进程是运行中的程序系统通过进程控制块（PCB）来管理进程，操作系统通过双向循环链表来管理所有的PCB变量

线程：线程是进程内部的一条执行序列，一个进程至少有一个线程：主函数的执行序列，将其称之为主线程。可以通过线程库创建其他的线程，创建的线程称之为函数线程。线程是 CPU 调度的最小单位。
线程依赖于进程而存在：如果进程结束，进程内部的所有线程都会终止。

《二》创建方式

创建进程的方法：1：fork()函数创建一个新进程 2：vfork()函数创建一个新进程    3：clone()创建新的进程
3种方式区别：
   1：fork创建的子进程只是把父进程的数据段和代码段拷贝一份
vfork创建的子进程和父进程共享数据段（共享地址空间）
       2：fork创建的子进程和父进程的运行顺序不一定
vfork创建的子进程先运行完后父进程才可以运行，且子进程必须显示调用exit()来结束否则将不能结束
       3：clone带有参数，是将父进程资源有选择的复制给子进程，没有复制的通过指针的复制让子进程共享，函数的返回值是子进程的PID

创建线程的方法：

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict_attr,void*（*start_rtn)(void*),void *restrict arg);

《三》释放方式

释放进程：在进程的释放过程中可能会产生僵尸进程和孤儿进程

僵尸进程产生的原因：

1：进程主体释放，但PCB未释放
2：子进程结束，父进程未结束，并且父进程未获取子进程的退出状态

僵尸进程的解决方法：

1、结束其父进程。
2、父进程获取子进程的退出状态：在父进程中调用wait()函数，但是wait 函数会阻塞运行，直到第一个子进程退出。

3、在子进程结束时，子进程给父进程发一个信号(告知父进程我已经结束了)父进程接收到信号后在对子进程做处理。

孤儿进程产生的原因：父进程结束，子进程依旧存在。那么子进程就被称为孤儿进程。系统会将所有的孤儿进程挂载到 init 下。 init 进程的 pid = 1

释放线程：<主线程结束最后默认会调用 exit 函数，而exit 函数用于结束整个进程会导致没有执行完的函数线程也被迫结束，所以我们要确保函数线程和主线程都要正常释放>

1：pthread_exit()：在进程主线程中调用pthread_exit()，只会使主线程退出；而如果是return，编译器将使其调用进程退出的代码（如exit()），从而导致进程及其所有线程结束运行。

2： int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。如果执行成功，将返回0，如果失败则返回一个错误号。（使函数线程先退出，主函数再退出）

《四》数据共享问题

进程的数据共享问题：.data .bss .text .heap的数据都不共享，但是进程之间共享 fork 之前打开的文件描述符，并且进程共用文件读写偏移量。

线程的数据共享问题：线程之间除了栈区，其他空间都是共享的。

《五》通讯方式

进程间的通讯方式：管道消息队列信号套接字共享内存

线程间的通讯方式; 因为线程间的数据都是共享的<除了栈区数据>，所以进程之间的通讯比较简单

《六》同步控制

进程间的同步控制：信号量

线程间的同步控制：信号量互斥锁条件变量

1：信号量

#include <semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int shared, unsigned int val);
int sem_wait(sem_t *sem); // P 操作
int sem_post(sem_t *sem); // V 操作
int sem_destroy(sem_t *sem); // 销毁信号量对象

2、互斥锁
互斥：访问的临界资源只有唯一的一份。
互斥锁控制的是线程之间访问唯一临界资源的一种方式。
#include<pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
3、条件变量

《七》线程安全：同一个进程中的线程之间共享全局、静态、堆区数据，如果两个以上的线程同时操作同一个共享的变量，则会导致执行的结果与预期的不同，这就称之为线程安全

不可重入版本的函数：char * strtok(char *buff, const char *flag); // 不保证线程安全的
可重入版本的函数：char* strtok_r(char *buff, const char *flag, char **saveptr);//保证线程安全版本

《八》线程与fork

在线程创建之后，任意一个线程调用 fork 函数创建子进程，子进程只会启动调用fork 函数的那个线程，而其他线程并不会启动。

《九》线程切换对于进程切换速度更快，效率更快

因为部分对于进程不共享的数据线程有些是共享的可以直接用。