目錄
線程概念篇：
線程（輕量級進程(LWP)）概念：
線程就是一個執行流，創建一個線程就相當於在內核當中創建一個PCB（task_struct）,創建出來的PCB當中的內存指針是指向進程的虛擬地址空間的。
但我們存在一個疑問，創建子進程我們知道一個函數vfork,子進程拷貝父進程的PCB,這樣子進程可執行父進程的進程虛擬地址空間，這樣就存在一個大的問題：調用棧混亂；這也是我們不常用vfork函數的原因，倘若用vfork創建子進程的時候，我們必須讓父進程進行進程等待，以避免產生調用棧混亂的問題，這樣做和單進程效率一樣，且浪費資源。
而我們如果創建一個線程，同樣會出現剛纔的情況，線程的PCB的內存指針指向進程的虛擬地址空間，這會不會帶來vfork函數相同的問題？調用棧混亂
我們創建多線程的時候，其實並不會和vfork創建多進程一樣，出現調用棧混亂的問題！
原因：我們在創建多線程的時候，創建一個線程就等於在內核中創建了PCB，而PCB的內存指針指向進程的虛擬地址空間，如果僅是如此，那肯定會造成調用棧混亂的問題！但是創建線程後，會在共享區開闢一段空間，保存着該線程自己獨有的東西，其中就含有調用棧，如此一來，就避免了調用棧混亂的問題。
那在共享區開闢的空間上都保留着那些東西呢？
這就涉及了多線程間共享和獨有的問題了。
共享:進程中所有的信息對該進程內的線程都是共享的，eg：進程虛擬地址空間，文件描述符表、信號的處理方式、進程當前的工作路徑、用戶ID、用戶組ID、程序的全局內存、堆內存等等
獨有：進程內執行環境所必須的信息，eg:線程ID、棧、errno變量、信號屏蔽字、調度優先級及策略、一組寄存器、線程的私有數據等等
多線程的概念：
由於一個線程就是一個執行流，那麼多個線程就是多個執行流，在多核CPU的機器當中，同一時間，每一個執行流理論上都可以擁有一個CPU，然後並行的去運行，多線程可以提高運行的效率。
線程的概念是c庫當中的概念，因爲線程的接口都是c庫提供的。底層調用clone接口
同時，承接上面的調用棧混亂的問題：
爲了避免多線程出現調用棧混亂的問題，每創建一個子線程，就會在共享區開闢一段空間，保存該線程所獨有的東西
標識：pid和tgid的區分
我們在PCB中即tack_struct結構體中看到兩個變量：
pid_t pid;
pid_t tgid;
兩個變量都是pid_t類型，他們有什麼區別呢？
tgid：（thread group ID） 線程組id， 進程號,即進程內的主線程ID
pid ：（process ID） 線程ID，即我們創建的子線程ID
進程與線程的區別：
一個進程可以包含若干線程，使用線程可以實現應用程序同時做幾件事並且互相不干擾。
進程爲應用程序的運行實例，是應用程序的一次動態執行，進程是操作系統進行資源分配的單位。
線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分派的基本單位，線程自己不擁有系統資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源。
線程與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。一個線程可以創建和撤銷另一個線程，同一進程中的多個線程之間可以併發執行。
多線程和多進程的區別：
多進程：每一個進程都用自己獨立的虛擬地址空間，這個也是進程獨立性的原因。一個進程的崩潰，不會導致另外一個進程受到影響。
多進程的程序也可以提高程序運行效率（本質也是增加執行流），但是帶來了進程間通信的問題。
多線程：多個線程則共享進程的數據空間，每個線程有自己的執行堆棧和程序計數器爲其執行上下文。多線程主要是爲了利用CPU時間，同時在一個進程內運行多個任務。
但由於一個進程內多個線程共用一個虛擬地址空間，所以，一個執行流的異常會導致整個程序的退出，同時多線程還會導致程序健壯性低，代碼編寫複雜等問題。
線程/多線程的優缺點
優點：
- 創建一個線程所用的資源要比進程小（新建線程僅需要保存一些自己能獨立執行程序的必要信息，新建進程會重新開闢一個新的進程虛擬地址空間）
- 進程當中的不同線程可以並行的運行，多線程序可以提高程序的運行效率
- 健壯性/魯棒性低
- 多線程的程序當中有多個執行流，一旦一個執行流異常，會導致整個進程異常。
- 缺乏訪問控制
- 編程難度高，多個執行流可以併發的執行，併發執行的時候，可能會訪問同一個臨界資源，我們需要對訪問臨界資源的順序進行控制，防止程序產生二義性的結果。
- 性能損失：線程在調度的時候是有開銷的（上下文信息，程序計數器），如果大量的線程，會導致程序在頻繁的切換，佔用CPU去執行
線程函數篇：
前言：線程函數都是庫函數，使用線程函數的時候我們需要鏈接線程庫即增加 -lpthread 選項
線程創建：
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
參數：
thread：線程標識符，幫助我們標識一個線程，其實是一個出參，還記得線程創建的時候，要在共享區開闢弊端空間保存該線程獨有的信息嘛，該標識符其實是這段空間的首地址
attr：線程屬性 eg：該線程的棧大小，棧的其實位置，調度優先級、分離屬性等等
ulimit -s 命令可以查看棧大小
如果我們傳遞一個nullptr空指針，線程創建的時候將會採用默認屬性
start_routine：函數指針類型，創建的線程的入口函數，即新建線程要處理的任務函數
arg:傳遞給線程入口函數的參數，注意：線程入口函數只能傳遞一個參數，如果你要傳遞多個參數，可以考慮自己定義一個結構體，將結構體地址作爲arg進行傳遞
返回值：
線程創建成功，將會返回0
線程創建失敗，將會返回錯誤碼
注意arg這個參數，
因爲這個參數是傳遞給新建線程的入口函數的參數，我們要確保這個參數可以被新創建的線程所訪問到；
如果我們傳遞一個臨時變量，一定不可以，臨時變量存放在主線程的棧上，而我們新創建的線程擁有自己的棧，無法訪問主線程的棧，也就無法拿取那個臨時變量。
而全局變量是可以的，因爲全局變量存放在數據段，數據段是進程內線程共享的；堆也是進程內線程所共享的，我們也可以動態開闢一段空間，傳遞給新建線程，但注意及時釋放這段空間，防止內存泄漏
注意：
同進程創建一樣，線程創建時，並不能保證鬧個線程先被執行：新建的線程，主線程都有可能先執行
新建的線程會繼承調用線程的信號屏蔽字，但是未決信號集將會被清除
線程終止（線程退出）：
線程退出的三種方法：
- return返回，退出
- 線程調用pthread_exit()函數
- 同一進程內的其他線程可以取消該線程
void pthread_exit(void *retval);
哪個線程調用這個函數，那個線程就會退出；
int pthread_cancel(pthread_t thread);
我們只需要傳入一個線程標識符，就可以讓該線程標識符表示的線程退出
參數：thread：想終止的線程的標識符
返回值：成功返回0；
失敗返回錯誤碼
線程等待：
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)；
參數：thread：要等待的線程的線程標識符
retval：一個二級指針，出參，用於獲取線程的退出狀態
對應線程退出的三種方法：
- return退出；retval保存的內容是return返回的值
- pthread_exit(void*)退出；retval保存該函數的參數
- pthread_cancel(pthread_t);* retval中保存一個常數：PTHREAD_CANCELED
如果我們不關心退出狀態，可以傳遞一個nullptr空指針
pthread_join(pthread_t,void**)是一個阻塞接口，直至等待指定的線程退出
等待接口的作用：
線程在默認創建的時候，默認屬性當中被認爲joinable的
joinable：當線程退出的時候，需要其他線程來回收該線程的資源，如果沒有線程回收，則在共享區中，對於退出線程的空間還是保留的，退出線程的資源沒有被釋放，也就造成了內存泄漏
所以我們調用線程等待接口，可以使指定的線程爲分離狀態，釋放退出線程的資源，防止內存泄漏
如果我們不想進行線程等待，可使用線程分離接口，使線程爲分離狀態
線程分離：
改變線程的joinable屬性，變成detach，從而在線程退出的時候，線程在共享區開闢的資源直接被系統回收，不需要其他線程來回收該線程的資源
int pthread_detach(pthread_t thread)；
參數：
thread：線程標識符
返回值：
成功返回0；
失敗返回錯誤碼
主線程退出的狀況
我們都知道每個進程中必定有一個主線程，倘若我們調用線程終止接口，是主線程退出，那麼整個進程會退出嗎？
只要有工作線程程，進程是不會退出的：（主線程類似進入Z狀態，稱爲所謂的“殭屍線程”）
如下面代碼所示：主線程退出之後，整個進程不會退出，工作線程狀態在R/S之間來回切換
void* start(void* arg)
{
while(1)
{
printf("I am working\n");
}
}
int main()
{
pthread_t tid;
int ret=pthread_create(&tid,NULL,start,NULL);
if(ret!=0)
{
perror("pthread_create");
return -1;
}
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
如果沒有工作線程，那麼整個進程就會退出
void* start(void* arg)
{
// while(1)
{
sleep(1);
printf("I am working\n");
}
}
int main()
{
pthread_t tid;
int ret=pthread_create(&tid,NULL,start,NULL);
if(ret!=0)
{
perror("pthread_create");
return -1;
}
sleep(3);
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
注：如果本篇博客有任何錯誤和建議，歡迎夥伴們留言，你快說句話啊！