【Linux线程】一、什么是线程

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一、线程的概念

• • 1. 什么是线程
  • 2. Linux内核线程实现原理
  • 3. 线程的共享资源和非共享资源
  • • 3.1 共享资源
    • 3.2 线程非共享资源
  • 4. 线程的优缺点

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1. 什么是线程

线程就是 Light weight process ，LWP，轻量级进程，在Linux环境下它仍然是进程，一个进程内部可以有多个线程，默认情况下一个进程内部有一个线程。不同的是，进程有自己的进程控制块PCB，并且拥有自己独立的地址空间；而线程虽然也有线程控制块（这样来看，如果一个进程内有多个线程，那么进程内将有多个PCB），但是它没有独立的地址空间，而是共享空间，我们可以理解为在进程的虚拟空间中除了栈都是共享的（在实际编程中，线程一般就是一个函数，函数肯定要有自己的栈来运行）。也就是说，进程和线程最大的区别在于是否共享地址空间。在Linux环境下，线程是最小的执行单位，进程是最小的资源分配单位。

我们在进程间通信的时候，因为每个进程都有自己的进程地址空间，所以才要通过信号、管道等去传递数据。而线程共享存储空间（除栈外），所以通信就方便多了，在进程中定义一个全局变量就可以让所有线程去共享，来实现通信。通过线程可以把任务分解，同一个进程中不同线程同时执行不同的任务，大大提供了执行效率。但是，如果当前计算机只有一个CPU核心，多线程也就没意义了，因为线程执行的时候都要持有CPU。

2. Linux内核线程实现原理

在类Uinx系统中，早期是没有线程概念的，直到80年代才引入，借助进程机制实现出了线程的概念，因此在类Uinx系统中，线程和进程密切相关。

• 首先线程是轻量级进程LWP，线程也有PCB，创建线程所使用的底层函数和进程一样，都是clone。

• 从内核的角度来看，进程和线程是一样的，都有自己不同的PCB。

• 进程中可以包含很多线程，并且进程至少包含一个线程。

• 线程可以看作是寄存器和栈的集合。

• 在Linux下，线程是最小的执行单位，进程是最小的资源分配单位。

• 可以通过 ps -Lf pid 来查看指定线程的lwp号。

3. 线程的共享资源和非共享资源

3.1 共享资源

• 文件描述符
• 每种信号的处理方式
• 当前工作目录
• 用户ID和组ID
• 内存地址空间，text段、data段、bss段、heap段、共享库。（也就是我们前面画过的进程地址空间示意图中，除了栈stack段以外的部分）

3.2 线程非共享资源

• 线程ID

• 处理器现场和栈指针（内核栈）

• 独立的栈空间（用户空间栈）

• errno变量，每个线程都有自己的errno，所以不能再像进程那样使用perror来打印，应该使用sterror函数打印。

  char *strerror(int errnum); /*获取错误码对应的错误信息*/
  

• 信号屏蔽字，多线程编程中，应尽量避免使用信号。

• 调度优先级

4. 线程的优缺点

优点是可以提高程序的并发性，有效提高CPU利用率；并且开销小，多个线程共享进程的空间，数据之间的通信和共享更方便。

缺点是调试和编写工作繁琐，并且线程相关的库函数不稳定，对信号机制的支持不友好。这里要注意，线程都是库函数，在编译的时候都要加上一个参数 -pthread。

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