【Linux】线程Pthread的概念 | NPTL线程库函数

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一、线程的概念

线程是操作系统能够进行调度和执行的最小单位。它是进程内执行的一个独立单元，与同一进程中的其他线程共享进程的地址空间和系统资源。

线程能减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使操作系统具有更好的并发性。

二、线程和进程

一般情况下进程包含线程，线程比进程更轻量（体积更小，开销更小）

进程是最小的分配资源单位，线程是最小的调度单位

线程不分配内存，线程创建于进程中，与进程共享资源，访问进程的内存，完成特定任务

类 Unix 系统中，早期是没有“线程”概念的，80 年代才引入，借助进程机制实现出了线程的概念。因此在这类系统中，进程和线程关系密切
轻量级进程(light-weight process)也有 PCB，创建线程使用的底层函数和进程一样，都是 clone
从内核里看进程和线程是一样的，都有各自不同的 PCB，但是 PCB 中指向内存资源的三级页表是相同的
进程可以退化成线程
线程可看做寄存器和栈的集合，线程可以占用时间片使用cpu，可以通过保存和恢复处理器现场避免寄存器冲突，所以线程是一个合格的调度单位。
在 linux下，线程最是小的执行单位;进程是最小的分配资源单位
多线程可以共享资源，减少内存开销

进程退化

如果进程中创建了新的线程，那么进程原本的执行单元成为主控线程，新创建的成为普通线程，便于区分和理解。

线程分为内核级线程KLT和用户级线程ULT

cpu会给每个内核级线程分配内核对象，与进程一样获取cpu

• 优点：内核级线程可以得到更多的系统资源，缩短任务完成时间
• 缺点：所有的线程资源分配、访问和上下文切换都需要系统干预，开销较大

系统无法识别用户级线程，无法将资源分发给普通线程，只会给用户级进程

普通线程虽然无法直接被系统分发资源，但是可以使用cpu（可以主线程sleep(0)放弃时间片，给同进程下的普通进程时间片）
优点：用户级线程的创建、撤销和切换与OS内核无关，由用户空间中的线程库完成，系统调度开销小

多个线程在进程中共享资源有哪些？

• 1.全局变量
• 2.文件描述符
• 3.PCB
• 4.堆空间
• 5.信号处理行为

非共享资源：

• 1.线程栈
• 2.TCB
• 3.优先级指针·
• 4.信号屏蔽字
• 5.errno全局变量

二、线程函数

创建线程

int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_rountn)(void *), void *arg);

返回值：

• 创建成功 返回0
• 创建失败 返回errno

参数：

• tid：传出参数，表示为创建的子线程id
• attr：线程属性，传 NULL代表默认属性
• start_rountn：子线程回调函数，函数指针，为线程工作地址。ptherad_create函数返回时，该函数会被自动调用
• arg：start_rountn函数参数，系统创建线程后调用start_rountn后把arg传入twk函数中

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void* job(void* arg)
{
	//子线程
	while(1)
	{
		printf("child thread running...\n");
		sleep(1);
	}
}

int main()
{
	//主线程
	pthread_t tid;
	int err;
	
	if( (err = pthread_create(&tid,NULL,job,NULL) ) > 0)
	{
		printf("thread_create failed:%s\n",strerror(err));
		exit(0);
	}
	while(1)
	{
		printf("parent thread running...\n");		
		sleep(1);
	}
	return 0;
}

获取线程id

pthread_t pthread_self();

返回值：

• 本线程id

主线程创建成功后传出tid，与普通线程内部获取的tid 值相等，但是不等价

线程内部id即pthread_self()可以保证线程当前有效性，但是其他线程中的tid即创建线程时传出的tid无法保证是否存活

线程回收

如果不回收将会引发僵线程(TCB)残留

void pthread_join(pthread_t tid,void** retval);

阻塞函数，线程未退出会等待，退出后立即回收
返回值：

• 创建成功返回0
• 创建失败返回errno

函数参数：

• tid：待回收的线程id
• reval：传出参数，为线程函数的返回值

线程退出

pthread_exit((void*)retval)

返回值：

• 创建成功返回0
• 创建失败返回errno

函数参数：

• reval：传出参数，为线程函数的返回值

线程取消

pthread_cancel(pthread_t tid);

返回值：

• 创建成功返回0
• 创建失败返回errno

函数参数：

• tid：待取消的线程id

可以将目标线程杀死，不能保证杀掉。只有目标线程内有系统调用如printf、sleep，才能杀掉
可以使用pthread_testcancel()函数 触发一次系统调用，不进行其他操作。

被 cancel 杀死的线程再用 pthread_join 回收，返回值为-1

设置线程分离

int pthread_detach(pthread_t tid);

返回值：

• 成功：0
• 失败：errno

得到线程的返回值，使用回收态。系统自动回收使用分离态

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