线程1(重点知识)

线程

1.线程的概念:

线程是进程中的⼀个执行单元，负责当前进程中程序的执行，⼀个进程中至少有⼀个线程
⼀个进程中是可以有多个线程
多个线程共享同一个进程的资源，每个线程参与操作系统的统一调度
可以简单理解： 进程 = 进程资源 + 主线程 + 子线程+…

2.线程与进程

线程与进程区别:

• 内存空间：

1. 一个进程中多个线程共享一个内存空间
2. 多个进程拥有独立的内存空间

• 进程/线程间通讯:

1. 线程间通讯方式简单
2. 线程间通讯方式复杂

并发操作，线程比进程更节约资源
总结:
联系紧密的任务在并发时优先选择多线程，如果任务之间比较独立，在并发时建议选择多进程。

3.线程资源

• 共享进程的资源:

1. 同一块地址空间
2. 文件描述符表
3. 每种信号的处理方式（如:SIG_DFL,SIG_IGCN或者自定义 的信号优先级）
4. 当前工作目录
5. 用户id和组id

• 独立的资源

1. 线程栈
2. 每个线程都有私有的上下文信息
3. 线程ID
4. 寄存器的值
5. errno变量
6. 信号屏蔽以及调度优先级

4 .线程相关的命令

在 Linux 系统有很多命令可以查看进程，例如 pidstat 、top 、ps ，也可以查看一个进程下的线程
一、pidstat
ubuntu下安装 sysstat工具后，可以支持 pidstat

sudo apt install sysstat
选项
-t:显示指定进程所关联的线程
-p:指定进程pid

示例：使用 pidstat 命令查看某一个进程下的线程

• step 1 : 运行 sem 程序,此程序包含两个进程
  
• step 2 : 查看 sem进程所对应的 id
• step 3 : 使用 pidstat 命令查看相应进程的线程
  

可以看到当前这个进程包含1个线程，只有3027 主线程

二、top 命令
top 命令查看某一个进程下的线程，需要用到 -H 选项在结合 -p 指定 pid
示例：使用 top 命令查看某一个进程下的线程

top -H -p 3027 

三、ps命令
ps 命令结合 -T 选项就可以查看某个进程下所有线程

5 . 创造线程

创建线程调用 pthread_create 函数

1.函数头文件
#include <pthread.h>
2.函数原型
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
3.函数功能
创建一个子线程
4.函数参数
thread:线程ID变量指针
attr:线程属性,默认属性可设置为NULL
start_routine:线程执行函数
arg:线程执行函数的参数
5.函数返回值
成功:返回 0
失败:返回 错误码

Tips：

• typedef unsigned long int pthread_t;
• 一旦子线程创建成功，则会被独立调度执行，并且与其他线程并发执行
• 在编译时需要链接 -lpthread[Compile and link with -pthread]

问题：

1. 在编译时出现下面的错误
   implicit declaration of function ‘pthread_create’
   解决办法：pthread库不是Linux系统默认的库，编译的时候需要加上库 -lpthread
   2.2. 程序执行的结果中只打印了 tid,子线程没有执行
   原因是子线程还没有来得及执行，主线程已经结束，导致其他子线程都必须结束
   解决办法：保证主线程不先于子线程结束

6.线程的等待、退出和分离

一、线程退出
线程退出使用 pthread_exit 函数

函数头文件
#include <pthread.h>
函数原型
void pthread_exit(void *retval);
函数功能
让线程退出,并返回值
函数参数
retval:线程返回值,通过指针传递
函数返回值
成功:返回 0
失败:返回 -1

Tips:

1. 当主线程调用pthread_exit函数时，进程不会结束，也不会导致其他子线程退出
2. 任何线程调用exit函数会让进程结束

二、线程等待
主线程需要等待子线程退出，并释放子线程资源
线程等待调用 pthread_join函数，会阻塞调用线程

1.函数头文件
#include <pthread.h>
2.函数原型
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
3.函数功能
等待子线程退出,并释放子线程资源
4.函数参数
thread:线程 ID
retval:获取线程退出值的指针
5.函数返回值
成功:返回0
失败:返回错误码

三、线程分离
线程分为可结合的与可分离的

• 可结合

1. 可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死；在被其他线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。
2. 线程创建的默认状态为可结合的，可以由其他线程调用 pthread_join函数等待子线程退出并
   释放相关资源

• 可分离

1. 不能被其他线程回收或者杀死的，该线程的资源在它终止时由系统来释放。

• 线程分离调用 pthread_detach 函数
  注意：线程分离函数不会阻塞线程的执行

1.函数头文件
#include <pthread.h>
2.函数原型
int pthread_detach(pthread_t thread);
3.函数功能
设置在线程退出后，由操作系统自动释放该线程的资源
4.函数参数
thread:线程ID
5.函数返回值
成功:返回0
失败:返回-1

7.示例:

创造两个线程，并使线程分离:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
// 线程执行函数
void* do_thread_function(void* args)
{printf("do thread ....\n");pthread_exit(NULL);
}
int main()
{pthread_t thread_id_a,thread_id_b;int result = pthread_create(&thread_id_a,NULL,do_thread_function,NULL);if(result!=0){fprintf(stderr,"pthread error:%s\n",strerror(result));exit(EXIT_FAILURE);}printf("threadA id is %ld\n",thread_id_a);pthread_detach(thread_id_a);result = pthread_create(&thread_id_b,NULL,do_thread_function,NULL);if(result!=0){fprintf(stderr,"pthread error:%s\n",strerror(result));exit(EXIT_FAILURE);	}printf("threadB id is %ld\n",thread_id_b);pthread_detach(thread_id_b);while(1);return 0;
}