Linux多线程（一）

1.Linux线程概念
什么是线程

• 在一个程序里的一个执行路线就叫做线程（thread）。更准确的定义是：线程是“一个进程内部的控制 序列” 一切进程至少都有一个执行线程
• 线程在进程内部运行，本质是在进程地址空间内运行 在Linux系统中，在CPU眼中，看到的PCB都要比传统的进程更加轻量化
• 透过进程虚拟地址空间，可以看到进程的大部分资源，将进程资源合理分配给每个执行流，就形成了线 程执行流
  
  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操作重置，线程可以同时等待不同的I/O操作

线程的缺点
1.性能损失

一个很少被外部事件阻塞的计算密集型线程往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。

2.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。

3.缺乏访问控制

进程是访问控制的基本粒度，在一个线程中调用某些OS函数会对整个进程造成影响

4.编程难度提高

编写与调试一个多线程程序比单线程程序困难得多

线程异常

• 单个线程如果出现除零，野指针问题导致线程崩溃，进程也会随着崩溃
• 线程是进程的执行分支，线程出异常，就类似进程出异常，进而触发信号机制，终止进程，进程终止，
  该进程内的所有线程也就随即退出

线程用途

• 合理的使用多线程，能提高CPU密集型程序的执行效率
• 合理的使用多线程，能提高IO密集型程序的用户体验（如生活中我们一边写代码一边下载开发工具，就
  是多线程运行的一种表现

2. Linux线程和进程的区别

• 进程是资源分配的基本单位
• 线程是调度的基本单位
• 线程共享进程数据，但也拥有自己的一部分数据: 线程ID，一组寄存器， 栈， errno，信号屏蔽字，调度优先级

进程和线程的关系如下图:

3. Linux线程控制

创建线程

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *
(start_routine)(void), void *arg);
参数
thread:返回线程ID
attr:设置线程的属性，attr为NULL表示使用默认属性
start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数
arg:传给线程启动函数的参数
返回值：成功返回0；失败返回错误码

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. 线程可以调用pthread_ exit终止自己。
3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

pthread_exit函数

功能：线程终止
原型
void pthread_exit(void *value_ptr);
参数
value_ptr:value_ptr不要指向一个局部变量。
返回值：无返回值，跟进程一样，线程结束的时候无法返回到它的调用者（自身）

需要注意,pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

pthread_cancel函数

功能：取消一个执行中的线程
原型
int pthread_cancel(pthread_t thread);
参数
thread:线程ID
返回值：成功返回0；失败返回错误码

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
返回值：成功返回0；失败返回错误码

线程分离

• 默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
• 如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源。

int pthread_detach(pthread_t thread);

可以是线程组内其他线程对目标线程进行分离，也可以是线程自己分离

pthread_detach(pthread_self());

joinable和分离是冲突的，一个线程不能既是joinable又是分离的。

#include
#include
#include
#include
#include


void *rout(void *arg)
{   
   int i;
   for(i=1;i<10;++i)
   {
       printf("This is a pthread\n");
       sleep(1);
   }

}
int main()
{
    pthread_t tid,tid1,tid2;
    
    pthread_create(&tid,NULL,rout,NULL);//线程创建
    pthread_create(&tid1,NULL,rout,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,rout,NULL);
    
    pthread_exit(tid);//线程终止
    pthread_cancel(tid1);
    pthread_cancel(tid2);
     
    pthread_detach(tid);//线程分离
    pthread_detach(tid1);
    pthread_detach(tid2);
    
    pthread_join(tid,NULL); //线程等待
    pthread_join(tid1,NULL); 
    pthread_join(tid2,NULL);
    return 0;
}