【Linux从青铜到王者】多线程1
什么是线程
课本：线程是比进程更轻量化的一种执行流 线程是进程内部的一个执行流
我们：线程是cpu调度的基本单位，进程是承载系统分配资源的基本实体
如何看待之前的进程？只有一个执行流的进程
如何看待现在的进程？有多个执行流的线程
一个进程至少有一个主线程，执行main函数的即为主线程，其他线程都称为工作线程
线程划分虚拟地址空间，虚拟地址空间本质也是一种资源——在虚拟地址空间中，有些资源是线程私有的，大部分是线程之间共享的
在Linux中线程被称为轻量级进程（LWP），实际上根本没有线程这个概念
所以上面第一张图的pcb就是一个线程，第二张图的全部才是一个进程
pid和tgid
pid：轻量级进程id，也就是线程id
tgid：轻量级线程组id，也就是进程id
一个进程不管有多少个线程，每个线程的tgid都是一样的，每个线程的pid都是不同的
主线程的pid==tgid
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
- 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。
线程切换为什么更效率？
- 相比于进程切换，线程共享虚拟地址空间的大部分内容，所以线程切换的时候有些寄存器是不用更换的
- 线程切换不用更新cache热数据（局部性原理，cpu要预加载很多东西）
线程的缺点
- 性能损失
- 健壮性降低
- 编程难度增高
- 缺乏访问控制
进程比线程安全的原因是每个进程有独立的虚拟地址空间，有自己独有的数据，具有独立性
线程私有的资源：栈和进程上下文（动态加载的概念），调度优先级，线程标识符...
执行main函数的为主线程，主线程用的栈是虚拟地址空间里的栈，其他线程的栈都在线程库里被开辟并管理
因为线程和进程共享同一地址空间，定义的函数也可以被多个线程看到，全局变量可以被多个线程访问——会导致数据不一致的问题，下文会详解！
因为Linux里是没有线程的，但是我们学的都是线程的概念，为了方便我们使用就产生了pthread库
线程库是共享库，管理一个用户的所有线程
pthread库里所谓的线程其实是对系统里的lwp进行了封装，将线程封装成由三个部分（struct_phthread（lwp），线程局部存储（上下文资源），线程栈）组成的结构体
每个封装好的线程的首地址就是pthread_t，也被称为线程标识符
如何管理线程呢？先描述，再组织！
将一个封装好的线程视为数组的一个元素，使对线程的管理变成了对数组的增删查改
一个用户的每个进程中，每产生一个线程，本质就是在pthread库里管理线程的数组增加一个元素
pthread库又是共享库，会被加载到使用该库的每个进程的地址空间的共享区
如果多个进程都创建了线程，会不会调用到其他进程里的线程呢？个人感觉是不会的，因为有pid和tgid的存在，应该可以通过这个来判断
线程控制
通过上面我们已经知道pthread_t的本质是什么了，也了解pthread库的由来了，接下来就来了解一下线程控制的相关接口吧
一、pthread_create
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
示例
void* ThreadRoutine(void *args)//注意返回值为void*
{}
int main()
{
pthread_t tid;
pthread_creat(&tid,nullptr,ThreadRoutine,要传给前面函数的参数）
return 0;
}
线程创建成功返回0，失败则返回错误码
void pthread_exit(void *retval);
pthread_t pthread_self(void);
int pthread_cancel(pthread_t thread);
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
int pthread_detach(pthread_t thread);
线程的等待和分离
线程默认要被等待！
// // 1. 线程退出，没有等待，会导致类似进程的僵尸问题，造成内存泄漏
// // 2. 线程退出时，主线程如何获取新线程的返回值！pthread_join()
互斥锁
锁的原理
死锁
条件变量
pthread_cond_siganl(&_p_cond,&mutex);
该函数等待的时候会自动把锁释放，该条件变量被唤醒的时候又会自动去申请锁资源
一个进程的各个线程之间共享地址空间，也就是说虚拟地址空间的大部分资源都是可以被共享的——全局变量，static常量等
例如全局变量这种多个线程可以一起访问的资源，就称为共享资源
共享资源如果没有被保护的话，可能会出现数据不一致的问题
被保护起来的资源（锁）称为临界资源，访问临界资源的代码块称为临界区
互斥条件：一个资源只能被一个执行流访问
只有互斥会导致饥饿问题
申请锁取决于线程的竞争能力，如果一个竞争能力特别强的线程刚释放锁，又申请到锁继续访问资源，如此循环就会导致其他线程无法申请到锁，导致饥饿问题
当多个线程申请同一把锁的时候，如果线程已经在一个人手里，那么其他线程就会锁处阻塞
同步：在保证资源安全的条件下，让多线程按照一定的顺序执行
怎么实现同步的呢——条件变量
1.不做无效的锁申请 2.让线程按照一定的顺序执行
条件变量相当于一个闹钟，当锁被释放的时候会告诉排队的进程
所以cond里可能封装了flag（表状态）和一个队列
cp问题——生产者消费者模型
321原则
3种关系：生产者和生产者之间——竞争&互斥
消费者和消费者之间——竞争&互斥
生产和消费者之间——互斥&同步
2个角色：生产者（1个或多个进程或线程）消费者（1个或多个进程或线程）
1个空间：在内存空间进行交换
效果：可以让多执行流解耦，提高处理数据的能力
原文地址：https://blog.csdn.net/fight_for1/article/details/136702652
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