线程和多线程理论

1.线程和多线程定义

线程是程序中一个单一的顺序控制流程。进程内有一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分派CPU的基本单位指令运行时的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

2.线程和进程的区别

1.进程是资源分配的基本单位。所有与该进程有关的资源，都被记录在进程控制块PCB中。以表示该进程拥有这些资源或正在使用它们。
2.进程也是抢占处理机的调度单位，它拥有一个完整的虚拟地址空间。当进程发生调度时，不同的进程拥有不同的虚拟地址空间，而同一进程内的不同线程共享同一地址空间。
3.与进程相对应，线程与资源分配无关，它属于某一个进程，并与进程内的其他线程一起共享进程的资源。
4.线程是进程中的一个单元，他是不能独立运行的，他必须依赖某个进程。

3.使用多线程的原因

·使用线程可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理
·用户界面的更新和交互是不能被阻塞的，耗时操作是不能放在主线程的
·当CPU是多核的时候，不同的进程可以实现并行，这样就提高了程序的运行效率
·有些任务并不是连续的，需要等待，比如网络收发数据、用户输入等, 这些操作并不需要等到执行完成，二是需要有变化才操作。

4 多线程使用注意事项

4.1 开辟过多线程的问题

·系统需要为线程开辟存储空间来管理他，线程过多，会占用大量内存。
·线程是通过CPU来调度的，过多的线程会加大CPU的负担，会增加耗电量，还会让机器发烫。

4.2 其他问题

·多个线程同时访问同一数据的访问，要确保数据的安全
·线程死锁

5 线程的生命周期

1.线程创建后放到等待队列中，等待CPU的调度，所以新建只有到就绪一种转换。
2.就绪的是在等待的过程中，没有被CPU执行，不会和其他的线程争夺资源，所以会会变成阻塞状态，只会在运行的状态里切换。
3.运行的线程可以变成就绪、阻塞或者死亡的状态，当时间片到后，线程会进入到就绪状态，当某个线程得不到资源，会被阻塞，当线程执行完成后，线程会死亡。
4.线程死亡后，不会保留线程相关信息，会释放掉占用的内存，所以死亡的线程是无法逆转的。就不可以转成其他几种状态。

6 线程间的通讯

线程间的通信机制实现起来则相对简单，主要包括互斥锁、条件变量、读写锁和线程信号等。
6.1 互斥锁

互斥锁基本原理：互斥锁以排他的方式防止数据被并发修改。当多个线程共享相同的内存时，需要确保每个线程看到的数据是一样的。如果是只读，那么一定是一样的。如果是可读可写，在一个线程操作一个内存区域时，包含三个步骤，即读出数据，修改数据，写回数据。如果该线程在没有写回数据前，另一个线程来访问同一个区域，如果是读，得不到最新的数据状态，如果是写，则会造成数据覆盖等问题。[12306购票]
互斥锁就两个状态：开锁（0），上锁（1）。将某个共享资源和互斥锁绑定后，对该共享资源的访问操作如下：
A】在访问资源前，首先申请该互斥锁，如果在开锁状态，则申请到该锁对象，并立即占有该锁（锁定）。以防其他线程访问修改此资源。如果该锁处于锁定状态，默认阻塞等待。
B】原则上只有锁定该互斥锁的进程才能释放此互斥锁

6.2 条件变量

条件变量通信机制：
1、条件变量基本原理：条件变量的出现，可以弥补互斥锁的缺陷，有些问题仅仅靠互斥锁无法解决。但是条件变量不能单独使用，必须配合互斥锁一起实现对资源的互斥访问

6.3 读写锁

1、读写锁基本原理：在对数据的读写操作时，往往是读占主要部分。为了满足当前能够允许多个读出，但只允许一个写入的需求。线程提供了读写锁来实现。读写锁基本原则如下：
A】如果有其他线程读数据，则允许其他线程执行读操作，但是不允许写操作。
B】如果有其他线程申请了写锁，则其他线程既不能申请读锁，也不能申请写锁

6.4 线程信号：

线程是一种轻量级的进程，因此进程的信号同样适用于线程。不过相对于进程信号，线程拥有与信号相关的私有数据——线程信号掩码，则就决定了线程在信号操作时具有以下特性：
A】每个线程可以先别的线程发送信号，pthread_kill（）函数用来完成这一操作。
B】每个线程都可以设置自己的阻塞集合。pthread_sigmask（）用来完成这一操作。类似于进程中的sigprocmask（）函数。主进程创建出来的线程继承主进程的掩码。
C】每个线程需要设置针对某信号的处理方式，但同一个进程中对某信号的处理方式只能有一个有效，即最后一次设置的处理方式。即在所有的线程里，同一信号在任何线程里的对该信号的处理一定相同
D】如果别的进程向当前进程发来一个信号，具体由哪个线程去处理，是未知的。

注：如果有不准确的地方，欢迎大家来吐槽。QQ：1392984568 一米阳光 （iOS 修炼者 ）