程序、进程、线程详解

程序是编译好的二进制文件，在磁盘上，不占用系统资源。
进程是运行的程序，占用系统资源，在内存中执行。
线程是轻量级的进程，本质任是进程（在Linux环境下）
线程和进程的区别和联系：
（1）进程有独立的地址空间，拥有PCB
（2）线程也有自己的PCB，但是没有独立的地址空间
区别：是否共享地址空间，例如，进程a.out有自己的0到4G的地址空间，当它调用pthead_create创建线程的时候，线程的PCB也是存在a.out的0到4G的地址空间中的，此时进程a.out就变成了线程，和它新创建出来的线程共享地址空间，但是有各自的PCB。
Linux下，线程是最小的执行单位，进程是最小的分配资源的单位。
为了更好的解释这句话，先引入以下几个知识点：
单道程序设计：cpu在同一时间只能执行一个任务
多道程序设计：进程分为多个时间片，轮流使用cpu资源

**并发：**一个时间段中有多个进程都处于已启动运行到运行完毕之间的状态，但任一个时刻点上仍只有一个进程在运行。可以看成两个或多个事件在同一时间间隔发生，如以正常速度的N倍吃一口饭喝一口水。
**并行：**指两个或者多个事件在同一时刻发生，如吃饭的时候可以边吃饭边打电话。
总之，加入有1万个请求同时过来，很明显不可能真正的同时去处理这1万个请求，如果这台机器的处理器有4个核心，不考虑超线程，那么我们认为同时会有4个线程在跑。也就是说，并发访问数是1万，而底层真实的并行处理的请求数是4。所以，并发只是分时复用，由于计算机执行速度快，可以把它看做宏观上的并行，微观上的串行，就是上面的多道程序设计模型，并行是多核处理器上真正的同时执行。
现在回到上面那句话的理解，如下图所示，当没有红线指向的区域时，三个进程在CPU中轮流执行，当第一个进程变成线程后，也就是红线指向的地方，CPU分配时间的时候，把最左边的当做五份来分，也就是原来CPU把自己分成三份，现在分成七份，最左边的线程占五份，所以它在相同的时间内能获得更多的时间轮片，这也就是为什么多线程效率更高的原因。因此，线程是最小的执行单位。其次，那五个线程共享地址共享，因此分配资源的时候是按照进程划分的。

此外，从内核角度看，进程和线程是一样的（因为内核以PCB作为区分），都有各自不同的PCB。
ps -Lf PID可以查看指定程序的线程数，下图LWP是线程号，是CPU分配时间片的依据，不是线程ID。
ps -aux 查看所有运行的程序的PID等信息。

要创建一个线程，必须先有进程，那么，同一个虚拟地址空间中的线程之间共享那些资源，独享那些资源？
共享：
（1）文件描述符表、打开的文件
（2）每种信号的处理方式
（3）当前工作目录
（4）用户ID和组ID
（5）内存地址空间（.text .data .bss heap 除栈空间）
独享：
（1）线程id
（2）处理器现场和栈指针（内核栈）
（3）独立的栈空间（用户空间栈，如函数调用栈帧）
（4）error变量
（5）信号屏蔽字
（6）调度优先级
线程优缺点：
优点：提高程序并发性，开销小，数据通信共享数据方便
缺点：库函数不稳定（进程中用的函数都是系统调用，而线程中使用的大部分都是库函数，稳定性相对进程低），调试编写困难（gdb不支持），对信号支持不好
创建n个线程实例

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void *thrd_func(void *arg){
    int i = (int)arg;
    sleep(i);
    printf("%dth thread: thread id = %lu, pid = %u\n",i,pthread_self(),getpid());
    return NULL;
}

int main(void){
    pthread_t tid;
    int ret,i;

    for(i = 0; i < 5; i++){
        //区别于进程，线程创建成功后会去执行自己的代码，即main函数里面的代码都
是属于主控线程的，所以不会出现创建出来的线程又会创建线程的循环
        ret = pthread_create(&tid,NULL,thrd_func,(void *)i);
        if(ret != 0){
            fprintf(stderr,"pthread_create error:%s",strerror(ret));
            exit(1);
        }
    }

    sleep(i);//防止进程在线程之前退出
    return 0；
}

注意，gcc编译的时候需要带上参数-lpthread

线程就是轻量级进程

Linux的线程就是轻量级进程只是从核心态空间的层面来看。在Linux诞生的时候还没有线程的概念，（LINUX是在1991诞生的）。随着多核CPU的诞生，多线程能充分发挥多核CPU的优势。但是修改操作系统去支持线程是一个很大的工程，所以线程的作者采用了库函数来实现线程。但是采用库函数实现线程的话，只是模拟了线程，并没有完全实现线程的理论。比如线程不能分配到多核上，在内核看来只是一个进程。因此进程可以直接调用系统函数，而线程调用的是库函数。
目前Linux内核实现的角度来看，在内核中会通过一个轻量级的进程来管理，线程调度相当于进程调度。当前Linux内核中，无论是创建一个线程还是一个进程都是会调用clone()系统调用，只不过是参数不同，创建线程的话clone()的参数是(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND)，其中CLONE_VM也指定了核心态空间中，此轻量级进程（即线程）和父进程共享地址空间，因此这个线程才可以访问父进程的地址空间。