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【Linux线程】第一章||理解线程概念+创建一个线程（附代码加讲解）

news 2025/7/6 17:50:36

线程概念

🌵什么是线程
- 🌲线程和进程的关系
- 🎄线程有以下特点：
- 🌳 线程的优点
- 🌴 线程的缺点
- 🌱线程异常
- 🌿线程用途
☘️手动创建一个进程
- 🍀运行

🌵什么是线程

在Linux下，线程是进程的一部分，是可以独立执行的轻量级执行单元。每个进程都至少有一个线程，这个线程称为主线程或主进程。进程可以创建多个线程，这些线程共享进程的资源，包括内存空间、文件描述符等。不同线程之间可以并发执行，共享进程的全局变量和静态变量，从而实现多任务并发执行的效果。

🌲线程和进程的关系

线程和进程是操作系统中两种并发执行的基本单位，它们之间有着密切的关系。简单来说，一个进程可以包含多个线程，而线程是进程的执行单元。

具体来说，进程是一个独立的执行环境，有自己的地址空间、代码、数据和系统资源，它是操作系统分配资源和进行资源调度的基本单位。一个进程可以包含一个或多个线程，这些线程共享进程的资源，包括内存空间、文件描述符等。因为线程共享进程的资源，所以线程之间的切换和创建比进程要快，也更加高效。

线程是进程的实际执行体，是CPU调度和执行的基本单位。一个进程中的多个线程可以并发执行，它们共享进程的资源，但每个线程都有自己的执行栈和程序计数器。因为线程共享进程的资源，所以线程之间可以更方便地进行通信和数据共享，而不需要像进程那样使用特殊的IPC（进程间通信）机制。

线程和进程的关系可以用类比来理解：一个进程就像是一栋大楼，而线程就是这栋大楼里的工人。大楼代表整个程序的执行环境，而工人代表实际执行任务的执行体。一个大楼里可以有多个工人，它们共享大楼的资源，可以协同合作完成任务。

总结来说，线程是进程的一部分，一个进程可以包含多个线程，线程共享进程的资源，可以并发执行，从而提高了程序的并发性和执行效率。线程的使用可以更充分地发挥多核CPU的性能，并实现更加高效的多任务处理

🎄线程有以下特点：

轻量级：相较于进程，线程创建、切换和销毁的开销较小，因为它们共享进程的资源。
共享资源：线程共享进程的内存空间和文件描述符等资源，因此可以直接访问进程的全局变量和静态变量。
并发执行：不同线程可以并发执行，提高了系统的资源利用率和响应速度。

在Linux系统中，线程由pthread库（POSIX线程库）提供支持。通过pthread库，可以创建、管理和同步线程。线程的创建和管理由程序员自己控制，可以根据需要创建多个线程来完成不同的任务，从而实现多线程编程。同时，线程间的同步也可以通过pthread库提供的互斥锁、条件变量等机制来实现，以防止多个线程同时访问共享资源时产生的竞争问题

下面是一多线程的结构图，CPU调度进程的时候，发现该进程有多个线程，可以执行不同的事务，对比单线程的进程，CPU可以减少进程的切换，从而提升效率。举个不是特别恰当的例子：CPU 好比外卖员，执行的调度任务好比外卖，一个多线程的进程就好比一栋小区（进程），里面有很多住户（线程），而单线程的进程就好比是一间独栋住宅，外卖员送进小区的外卖效率比较高，因为住户（线程）都在一个小区里面，而送独栋住宅的效率会低一些，因为切换的时间比较长…

单线程的进程只有一个task_struct：

🌳 线程的优点

创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多
与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少很多
线程占用的资源要比进程少很多
能充分利用多处理器的可并行数量
在等待慢速I/O操作结束的同时，程序可执行其他的计算任务
计算密集型应用，为了能在多处理器系统上运行，将计算分解到多个线程中实现
I/O密集型应用，为了提高性能，将I/O操作重叠。线程可以同时等待不同的I/O操作。

🌴 线程的缺点

性能损失

一个很少被外部事件阻塞的计算密集型线程往往无法与共它线程共享同一个处理器。如果计算密集型
线程的数量比可用的处理器多，那么可能会有较大的性能损失，这里的性能损失指的是增加了额外的
同步和调度开销，而可用的资源不变。

健壮性降低

编写多线程需要更全面更深入的考虑，在一个多线程程序里，因时间分配上的细微偏差或者因共享了
不该共享的变量而造成不良影响的可能性是很大的，换句话说线程之间是缺乏保护的。

缺乏访问控制
进程是访问控制的基本粒度，在一个线程中调用某些OS函数会对整个进程造成影响。
编程难度提高
编写与调试一个多线程程序比单线程程序困难得多

🌱线程异常

单个线程如果出现除零，野指针问题导致线程崩溃，进程也会随着崩溃
线程是进程的执行分支，线程出异常，就类似进程出异常，进而触发信号机制，终止进程，进程终止，该进程内的所有线程也就随即退出

🌿线程用途

合理的使用多线程，能提高CPU密集型程序的执行效率
合理的使用多线程，能提高IO密集型程序的用户体验（如生活中我们一边写代码一边下载开发工具，就是多线程运行的一种表现）

☘️手动创建一个进程

代码 Mytread.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <unistd.h>#include <pthread.h>using namespace std;void *callback1(void *args)
{string name = (char *)args;while (true){cout << name << ": " << ::getpid() << endl;sleep(1);}
}void *callback2(void *args)
{string name = (char *)args;while (true){cout << name << ": " << ::getpid() << endl;sleep(1);}
}int main(){pthread_t tid1;pthread_t tid2;//创建线程pthread_create(&tid1, nullptr, callback1, (void *)"thread 1");pthread_create(&tid2, nullptr, callback2, (void *)"thread 2");while (true){cout << "我是主线程...: " << ::getpid() << endl;sleep(1);}//加入队列pthread_join(tid1, nullptr);pthread_join(tid2, nullptr);return 0 ;}

在主函数中，我们创建了两个线程 tid1 和 tid2，分别调用 pthread_create 函数，将回调函数 callback1 和 callback2 作为线程函数，并传递相应的线程名作为参数。接着，主线程进入一个无限循环，在循环中输出主线程的进程 ID。最后，使用 pthread_join 函数等待两个线程结束，确保它们执行完毕。

这段代码的作用是创建两个线程，并分别在每个线程中输出线程名和线程的进程 ID，同时主线程也在输出自己的进程 ID。因为每个线程都在不断地输出，所以你将会看到多个线程同时输出信息，直到程序手动终止。

Makefile

test:Mytread.cppg++ -Wall -o test Mytread.cpp -lpthread -std=c++11
.PHONY:clean
clean:rm -f test

注意加上 -lpthread

🍀运行

打开监控脚本看看：ps -aL

发现只有一个PID，有三个LWP（Lightweight Process）是指轻量级进程。也就是线程…
~本篇完结

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