Linux线程——基本知识

线程与进程的区别

典型的UNIX/Linux进程可以看成只有一个控制线程: 一个进程在同一时刻只做一件事情。有了多个控制线程后，在程序设计时可以把进程设计成在同一时刻做不止一件事，每个线程各自处理独立的任务。

进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。

进程

进程是程席执行时的一个实例，是担当分配系统资源（CPU时间、内存等)的基本单位。在面向线程设计的系统中，进程本身不是基本运行单位，而是线程的容器。程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述，进程才是程序(那些指令和数据)的真正运行实例。

线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。线程包含了表示进程内执行环境必须的信息，其中包括进程中表示线程的线程ID、一组寄存器值、栈、调度优先级和策略、信号屏蔽字、errno常量以及线程私有数据。进程的所有信息对该进程的所有线程都是共享的，包括可执行的程序文本、程序的全局内存和堆内存、栈以及文件描述符。在Unix和类Unix操作系统中线程也被称为轻量级进程(lightweight processes)，但轻量级进程更多指的是内核线程 (kernel thread)，而把用户线程 (user thread) 称为线程。

进程一一资源分配的最小单位        线程一一程序执行的最小单位

使用线程的理由（与进程相比）

从上面我们知道了进程与线程的区别，其实这些区别也就是我们使用线程的理由。总的来说就是:进程有独立的地址空间，线程没有单独的地址空间 (同一进程内的线程共享进程的地址空间)。

一、一种非常"节俭"的多任务操作方式

我们知道，在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种"昂贵"的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计，总的说来，一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右，当然，在具体的系统上，这个数据可能会有较大的区别。

二、线程间方便的通信机制

对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。当然，数据的共享也带来其他一些问题，有的变量不能同时被两个线程所修改，有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击，这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。

线程的优点

多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，当然有以下的优点:

1、提高应用程序响应

这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术，将耗时长的操作(time consuming) 置于一个新的线程，可以避免这种临尬的情况。

2、使多CPU系统更加有效

操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。

3、改善程序结构

一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。

线程常用开发API概要

多线程开发在 Linux 平台上已经有成熟的 pthread 库支持。
其涉及的多线程开发的最基本概念主要包含三点：1、线程，2、互斥锁，3、条件。

线程操作

线程操作包括3 种：创建，退出，等待。

互斥锁

互斥锁则包括 4 种操作，分别是：创建，销毁，加锁和解锁。

条件操作

条件操作有 5 种操作：创建，销毁，触发，广播和等待。

其他

其他的一些线程扩展概念，如信号灯等，都可以通过上面的三个基本元素的基本操作封装出来。详细请见下表：

本章节主要是对线程有一个字面上的了解 关于线程的创建、等待及其他API操作实战下章节编写。