線程概念

什么是線程

1. 在一個程序里的一個執行路線就叫做線程（thread）。
2. 更準確的定義是：線程是“一個進程內部的控制序列” 一切進程至少都有一個執行線程
3. 線程在進程內部運行，本質是在進程地址空間內運行
4. 在Linux系統中，在CPU眼中，看到的PCB都要比傳統的進程更加輕量化
5. 透過進程虛擬地址空間，可以看到進程的大部分資源，將進程資源合理分配給每個執行流，就形成了線程 執行流

LWP：light weight process 輕量級進程

1. 進程：獨立地址空間，擁有 PCB
2. 線程：也有 PCB，但沒有獨立的地址空間(共享) 區別：在于是否共享地址空間。
   獨居(進程)；合租(線程)。
   Linux 下：
   線程：最小的執行單位
   進程：最小分配資源單位，可看成是只有一個線程的進程。
   
   一個進程創建多少個線程，他們都共用一塊地址空間，但是線程越多，占用cpu越多，也就是cpu分的時間片越多，效率越高。因為線程是最小的執行單位，要被執行，必須要用cpu。

Linux內核線程實現原理

類 Unix 系統中，早期是沒有“線程”概念的，80 年代才引入，借助進程機制實現出了線程的概念。因此在這 類系統中，進程和線程關系密切。

1. 輕量級進程(light-weightprocess)，也有 PCB，創建線程使用的底層函數和進程一樣，都是 clone
2. 從內核里看進程和線程是一樣的，都有各自不同的 PCB，但是 PCB 中指向內存資源的三級頁表是相同的
3. 進程可以蛻變成線程
4. 線程可看做寄存器和棧的集合
5. 在 linux 下，線程最是小的執行單位；進程是最小的分配資源單位

線程1和線程2程序內部執行的函數不會一樣，所以對應的棧不一樣。

Linux操作系統中cpu劃分時間輪片的依據

查看 LWP 號：ps –Lf pid** 查看指定線程的 lwp 號。不是線程ID**

注意

1. 對于進程來說，相同的地址(同一個虛擬地址)在不同的進程中，反復使用而不沖突。原因是他們雖虛擬地址一樣，
2. 進程的頁目錄、頁表、物理頁面各不相同。相同的虛擬地址，映射到不同的物理頁面內存單元，最終訪問不同的物理頁 面。
3. 線程不同。兩個線程具有各自獨立的 PCB，但共享同一個頁目錄，也就共享同一個頁表和物理頁面。所以 兩個 PCB 共享一個地址空間。 實際上，無論是創建進程的 fork，還是創建線程的 pthread_create，底層實現都是調用同一個內核函數 clone。
   如果復制對方的地址空間，那么就產出一個“進程”；如果共享對方的地址空間，就產生一個“線程”。
4. 因此：Linux 內核是不區分進程和線程的。只在用戶層面上進行區分。所以，線程所有操作函數 pthread_ 是 庫函數，而非系統調用。*

線程共享資源

1. 文件描述符表
2. 每種信號的處理方式
3. 當前工作目錄
4. 用戶 ID 和組 ID
5. 內存地址空間 (.text/.data/.bss/heap/共享庫)沒有stack

線程非共享資源

1. 線程 id
2. 處理器現場和棧指針(內核棧)
3. 獨立的棧空間(用戶空間棧)
4. errno 變量
5. 信號屏蔽字
6. 調度優先級

線程優、缺點

優點：

1. 提高程序并發性
2. 開銷小
3. 數據通信、共享數據方便
4. 創建一個新線程的代價要比創建一個新進程小得多
5. 與進程之間的切換相比，線程之間的切換需要操作系統做的工作要少很多
6. 線程占用的資源要比進程少很多
7. 能充分利用多處理器的可并行數量
8. 在等待慢速I/O操作結束的同時，程序可執行其他的計算任務
9. 計算密集型應用，為了能在多處理器系統上運行，將計算分解到多個線程中實現
10. I/O密集型應用，為了提高性能，將I/O操作重疊。線程可以同時等待不同的I/O操作。

缺點：

1. 庫函數，不穩定 ，進程中時庫函數
2. 調試、編寫困難、gdb 不支持
3. 對信號支持不好 優點相對突出，缺點均不是硬傷。
4. 線程間缺乏訪問控制，編碼難度更高
5. 線程健壯性更低
   Linux 下由于實現方法導致進程、線程差別不是很大。