线程概念，线程和进程的区别，线程安全

线程的概念 以及 线程vs进程
线程控制，线程创建
线程终止，线程等待
线程分离
可重入VS线程安全

#什么是线程？

1.一个程序里的一个执行流,是一个进程内部的控制序列。

创建一个线程就是在内部当中创建一个PCB，这个PCB指向了进程的虚拟空间(线程其实在当前的内核当中是没有概念的，我们认为的线程其实是一个轻量级进程LWP)
2.一切进程至少都有一个执行线程.
3.线程在进程内部运行，本质是在进程地址空间内运行。
4.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。

多线程可以提高程序的运行效率。

##线程的优点

1.创建线程的代价要比创建一个新进程小的多。
2.线程之间的切换需要操作系统的工作要少很多
3.线程占用的资源比进程少的多
4.能充分利用多处理器的可并行数量(多线程并行)

##线程缺点

1.性能损失
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/鲁棒性降低
多线程的程序中有多个执行流，一旦一个执行流导致异常，就会影响整个进程，也就是说线程之间是缺乏保护的
3.缺乏访问控制
不同的执行流的执行顺序会对结果造成影响
4.编程难度提高

##线程异常

1.单个执行流如果出现除零，野指针问题导致线程崩溃
2.线程是进程的执行分支，线程出现异常，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。

#进程vs线程

进程是资源分配的基本单位
线程是操作系统调度器的的最小基本单位
**线程共享进程数据，**但也有自己的一部分数据：

独有：线程ID，一组寄存器，栈，errno，信号屏蔽字，调度优先级
共享：进程的虚拟空间，代码段，数据段，文件描述符表，当前进程的工 作目录，用户id和组id

#线程控制
POSIX线程库(库函数接口)：
与线程相关的函数绝大部分都是以“pthread_”开头
引入#include头文件
链接线程库时使用编译命令“-lpthread”

##1.创建线程

//创建一个线程
int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_arr_t *arr,void *(*start_routine)(void *),void *arg);
//thread:返回线程ID，出餐，其实是一个地址
//attr：设置线程属性，NULL表示使用默认属性(线程是否分离，线程栈的大小，线程栈的位置，调度策略等。。。)
//start_routine: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，可以是默认类型，也可以是自定义类型(如果传入的参数是临时变量，意味着在入口函数中使用时，又可能会访问，导致访问非法地址，导致程序崩溃)

//返回值：成功返回0，失败返回错误码

一般传统函数，成功返回0，失败返回-1，并对全局变量errno赋值以指示错误。pthreads函数出错时不会设置全局变量errno(耳大部分POSIX函数会这样做)，而是将错误代码通过函数值返回。

pthreads同样也提供了线程内errno变量，以支持其他使用errno的代码。对于pthreads函数的错误，建议通过返回值判定，因为读取返回值要比读取线程内errno变量的开销小。
##2.线程终止

//线程终止
void pthread_exit(void *value_ptr);//谁调用谁退出
//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它的调用者(自身)

//取消一个任意执行中的进程
int pthread_cancel(pthread_t thread);
//thread:线程ID
//返回值：成功返回0，失败返回错误码

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–>因为当其他线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

主线程调用pthread_exit退出时，进程不会退出，但是主线程的状态变成了Zl+状态（ZL+:僵尸轻量级进程前台）

##3线程等待

//等待线程结束
int pthread_join(pthread_t thread,void **value_ptr);
//thread:线程ID
//value_ptr:指向一个指针，后者指向线程的返回值（）线程终止的信息
//返回值：成功返回0，失败返回错误码

为什么需要线程等待？（阻塞等待，防止内存泄漏）
1.已经退出的线程，空间未被释放，仍然在进程的地址空间内。
2.创建新的进程不会赋值刚才退出线程的地址空间。

调用该函数的线程将挂起等待，知道id为thread的线程终止。
thread线程以不同的方式终止，通过pthread_join得到的终止状态是不同的。

1.如果thread线程通过return返回，value_ptr指向的单元里存放的是thread函数的返回值。
2.如果thread线程被其他pthread_cancel异常终止掉，value_ptr指向的是单元里存放的常熟PTHREAD_CANCELED.
3.如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的，value_ptr所指向的是单元里存放的是传给pthread_exit的参数。
4.如果thread线程的终止状态不感兴趣，可以传NULL给value_ptr参数。

##4.线程分离

int pthread_detach(pthread_t thread);
//pthread_detach(pthread_self());线程自己分离

注意：1.默认情况下，新创建的线程是joinable(joinable需要其他线程来释放资源)的，线程退出时，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。
2.如果不关心线程的返回值，join是一种负担，线程 是分离属性时，当线程退出时，这时我们可以告诉系统，自动释放线程资源，不需要其他进程来回收。
3.joinable和分离是冲突的，一个线程不能既是joinable又是分离的。

#可重入VS线程安全
##概念

1.线程安全：多个线程并发同一段代码，不会出现不同的结果。
常见对全局变量或者静态变量进行操作，并没有保护锁的情况下，会出现问题。
2.重入：同一个函数被不同执行流调用，当前一个线程还没调用完，就有其他执行流再次进入。
3.可重入函数：一个函数在重入的情况下，运行结果不会出现任何不同或者任何问题。否则，是不可重入函数。

##常见的线程不安全的情况

1.不保护共享变量的函数
2.函数状态随着被调用，状态发生变化的函数
3.返回指向静态变量指针的函数
4.调用线程不安全函数的函数

##常见的线程安全的情况

1.每个线程对全局变量或者静态变量只有读取的权限，而没有写入的权限。
2.类或者接口对于线程来说都是原子操作。
3.多个线程之间切换不会导致该接口的执行结果存在二义性。

##常见不可重入的情况

1.调用malloc/free函数，因为malloc函数是全局链表来管理堆的
2.调用标准I/O库函数，标准I/O库有很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构
3.可重入函数体内使用了静态的数据结构

##常见可重入的情况

1.不使用全局变量或静态变量
2.不使用malloc或者new开辟的空间
3.不调用不可重入函数
4.不返回静态或者全局数据，所有数据都是函数调用者提供
5.使用本地数据，或者通过制作全局函数本地拷贝来保护全局变量

##可重入与线程安全联系

1.函数是可重入的，那就是线程是安全的
2.函数是不可重入的，那就不能由多个线程使用，有可能引发线程安全问题
3.如果一个函数中有全局变量，那么这个函数即不是线程安全也不是可重入的。

##可重入与线程安全区别

1.可重入函数是线程安全的一种
2.线程安全不一定是可重入的，而可重入函数一定是线程安全的。
3.如果对临界资源的访问加上锁，则这个函数是线程安全的，但如果这个重入函数若锁还未释放则会产生死锁，因此是不可重入的。