Linux多线程

什么是线程

线程是OS调度的基本单位

其实在Linux环境下，线程可以看做是轻量级线程

Linux的线程本质仍然是进程。Linux先有进程后有线程，当创建了一个进程时，系统给他分配一段4G的虚拟内存，并在其内生成进程的PCB，当他调用相关函数创建一个线程时，会为新的线程生成一个PCB也存放在当前的4G虚拟内存中，而原来的进程也沦为一个线程。

Linux的线程本质仍然是进程。Linux先有进程后有线程，当创建了一个进程时，系统给他分配一段4G的虚拟内存，并在其内生成进程的PCB，当他调用相关函数创建一个线程时，会为新的线程生成一个PCB也存放在当前的4G虚拟内存中，而原来的进程也沦为一个线程。
为什么说Linux下，为什么说在Linux线程本质还是进程？

在其他的操作系统中，它认为进程和线程是不一样的，进程用PCB描述，线程用TCP描述
但是在Linux中认为：没有进程，没有线程在概念上的区分，只有一个，叫做执行流；Linux的线程是用进程的PCB模拟的
在Linux上没有单独设计TCP，所以它没有真正意义上的TCP，而是复用了PCB来模拟表示对应的线程（执行流）的概念

看图

这样设计的好处是什么呢？

1. 不用单独设计TCP
2. 不用维护TCP和PCB之间的关系
3. 不用在单独编写调度算法了
4. 而且在CPU看到所有task_struct都是一个执行流（线程）

线程优点

• 创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多 （只需要创建PCB，不需要创建虚拟地址空间和页表）
• 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(只需要切换PCB，不需要切换虚拟地址空间，页表）
• 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。

线程缺点

• 线程不具有独立性，线程是进程的执行分支，所以如果线程出异常，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着退出

进程和线程

• 进程的OS分配资源的基本单位（像虚拟地址空间啊，页表啊）
• 线程是OS调度的基本单位
• 线程虽然共享进程的数据，但是也拥有自己的一部分数据

  线程ID
  线程独立栈
  调度优先级
  errno
  信号屏蔽字

• 各线程共享一下进程资源和环境

文件描述符
每种信号的处理方式（SIG_IGN,SIG_DFL或者自定义信号处理函数）
当前工作目录
用户id和组Id

线程独立栈

linux没有真正意义上的线程，所以我们创建线程的接口不是系统接口，但是linux上有一个原生的线程库，是应用层开发出来的，它是动态库.
我们来看看创建线程的接口

功能：创建一个新的线程
原型

 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

看完接口，我们来解决下面的问题
pthread_t是什么，怎么理解线程栈？
我们知道线程是一个独立的执行流，所以线程一定会在自己的运行过程中，产生临时数据（调用函数，定义局部变量等）；所以线程一定需要有自己的独立栈结构。

那pthred_t到底是什么呢？我们来看图

从图中可以看出，其实pthread_t就是地址，具体来说，pthread_t保存的是我们对应用户级线程的控制结构体的起始地址。
其实线程的全部实现，并没有体现在OS内，而是OS提供执行流，具体的线程结构由库来进行管理。
库可以创建多个线程，那么库如何管理线程呢？（OS只提供轻量级进程，用户来的是线程，那libpthread.so这个库就帮我们利用OS的轻量级进程去给我们创建线程，所以线程的概念是在库这一层的）（libphread.so就是线程库）
所以库要用一个数据结构，其实 就是结构体thread_info进行管理

struct thread_info
{
pthread_t tid;
void *stack;//私有栈
....
}

补充：主线程的独立栈结构，用的就是地址空间中的栈区；新线程用的栈结构，用的是库中提供的栈结构。