【Linux系统软件编程】进程线程——线程

1、进程：程序动态执行的过程，包括创建、调度和消亡

2、线程：线程是一个轻量级的进程

3、进程空间包括：

文本段、数据段、系统数据段

4、线程空间包括：

1. 栈区独享、与进程共享文本段、数据段、堆区
2. 线程位于进程空间内部

5、进程和线程的区别

进程是操作系统资源分配的最小单元：拥有独立的文本段、数据段和系统数据段
线程是CPU任务调度的最小单元：只有栈区是独立的，其余都是共享的

线程依附于进程存在

6、线程的创建

每个线程独立拥有8M（默认）栈空间
其余的文本段、数据段、堆区都是与进程及进程内的其余线程共享

7、线程的调度

线程的调度等价于进程的调度
线程是CPU任务调度的最小单元

8、线程的消亡

与进程消亡保持一致
僵尸线程：等到线程结束需要回收线程空间，否则会产生僵尸线程

9、多进程vs多线程

1.执行效率：多线程 > 多进程

线程间的任务切换是再同一片进程内部空间完成任务切换，资源开销较小
进程间的任务切换需要映射到不同的物理地址空间，频繁切换资源开销大

2.多任务间通信实现（易用性）：多线程 > 多进程

多线程拥有共享空间，通信更加方便
多进程没有共享空间，需要更为复杂的方法实现多进程间通信

3.多任务间通信机制复杂程度：多进程 > 多线程

多线程操作全局变量会引入资源竞争，需要加锁来解决
多进程没有资源竞争

4.多任务间通信保证任务的安全性:多进程 > 多线程

线程异常崩溃会导致进程崩溃，该进程中的其余线程异常结束
进程异常结束，不会影响其余进程

5.综上所述：多进程和多线程实际效率：差不多（半斤八两）

一个软件内部不同任务用多线程
不同软件用多进程
简单来说，一个程序就是一个进程，这个程序内部的多个任务，用多线程
系统上面的多个任务，用多进程

多线程像平面交通，造价成本低，也很方便，但互相之间有干扰（左转直行），所以需要红绿灯（锁的机制）
多进程像立体交通，造价成本高，但是没有红绿灯

10、线程相关的函数接口

加头文件<pthread.h>

pthread是一个库，在编译是要加 -l

类比进程中的函数接口：

fork == pthread_create
exit == pthread_exit
wait == pthread_join

（1）pthread_create

    man 3 pthread_create

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);

功能：
    在调用函数的进程中创建一个线程
参数：
    thread:存放线程ID空间的首地址
    attr:线程的属性
    start_routine:线程函数的入口
    arg:传入线程函数的参数
返回值：
    成功返回0
    失败返回错误数字

这里有一个比较难理解的小点：void *(*start_routine) (void *)是pthread_create需要的一个参数，这个参数是一个函数指针，这个函数指针，指向线程启动时要执行的函数。这个函数名为start_routine，括号前面的void *表示这个函数的返回值类型为void *型，括号后面的（void *）表示这个函数需要传入的参数类型是void *型。

简单来说：这是一个 void *型返回值，并且有一个void *型参数的函数指针

（2）pthread_exit

    man 3 pthread_exit

void pthread_exit(void *retval);

功能：
    线程退出
参数：
    retval:线程退出的值
返回值：
    缺省

（3）pthread_join

    man 3 pthread_join

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

功能：
    回收线程空间
参数：
    thread:要回收的线程的ID
    retval:存放线程结束状态指针空间的首地址
返回值：
    成功返回0
    失败返回错误码

注意：

pthread_join具有阻塞功能，线程不结束，一直等到线程结束，回收到线程空间再继续向下执行
pthread_join具有同步功能

练习1：pthread线程使用

#include <stdio.h>
#include "public.h"

void *thread_fun(void *arg)
{
	printf("线程(TID:%#x)开始执行\n", (unsigned int)pthread_self());

	return NULL;
}

int main(int argc, const char **argv)
{
	pthread_t tid;
	int ret = 0;

	ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);
	if (ret != 0)
	{
		ERR_MSG("fail to pthread_create");
		return -1;
	}

	while (1)
	{
		
	}

	return 0;
}

练习2：pthread线程创建（pro版）

#if 0 和 #endif 中间的内容是基础版

#include <stdio.h>
#include "public.h"

void *thread1(void *arg)
{
	printf("线程1(TID:%#lx)正在执行\n", pthread_self());

	return NULL;
}

void *thread2(void *arg)
{
	printf("线程2(TID:%#lx)正在执行\n", pthread_self());

	return NULL;
}

void *thread3(void *arg)
{
	printf("线程3(TID:%#lx)正在执行\n", pthread_self());

	return NULL;
}

int main(int argc, const char **argv)
{
	pthread_t tid[3];
	int i = 0;
	void *(*pfun[3])(void *) = {thread1, thread2, thread3};

	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		pthread_create(&tid[i], NULL, pfun[i], NULL);
	}

	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		pthread_join(tid[i], NULL);
	}

#if 0
	pthread_t tid1;
	pthread_t tid2;
	pthread_t tid3;

	pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
	pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
	pthread_create(&tid3, NULL, thread3, NULL);

	pthread_join(tid1, NULL);
	pthread_join(tid2, NULL);
	pthread_join(tid3, NULL);
#endif

	return 0;
}

练习3：pthread线程创建（pro max版）使用函数指针数组

#include <stdio.h>
#include "public.h"

void *thread(void *arg)
{
	int num = (int)arg;

	printf("线程%d(TID:%#lx)正在执行\n", num, pthread_self());

	return NULL;
}

#if 0
void *thread1(void *arg)
{
	printf("线程1(TID:%#lx)正在执行\n", pthread_self());

	return NULL;
}

void *thread2(void *arg)
{
	printf("线程2(TID:%#lx)正在执行\n", pthread_self());

	return NULL;
}

void *thread3(void *arg)
{
	printf("线程3(TID:%#lx)正在执行\n", pthread_self());

	return NULL;
}
#endif

int main(int argc, const char **argv)
{
	pthread_t tid[3];
	int i = 0;
	int a[3] = {1, 2, 3};
//	void *(*pfun[3])(void *) = {thread1, thread2, thread3};

	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		pthread_create(&tid[i], NULL, thread, (void *)(i+1));
	}

	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		pthread_join(tid[i], NULL);
	}

#if 0
	pthread_t tid1;
	pthread_t tid2;
	pthread_t tid3;

	pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
	pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
	pthread_create(&tid3, NULL, thread3, NULL);

	pthread_join(tid1, NULL);
	pthread_join(tid2, NULL);
	pthread_join(tid3, NULL);
#endif

	return 0;
}