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線程的優點
pthread 線程庫?
前言
認識線程庫
簡單驗證線程的獨立棧空間
線程的優點
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得多。
調度進程時，CPU 中有一個 cache（緩存，提高運行效率），CPU在虛擬地址轉物理地址后，在內存中找到了一行代碼，然而程序在運行時，比如運行到了第50行代碼，下一次大概率會運行下一行代碼，也就是第51行代碼，也有可能跳轉到其他代碼，但是大概率還是運行下一行代碼，所以系統把第50行代碼的周邊代碼都加載到 cache 中，CPU 在運行時直接從 cache 中讀取代碼，提高 CPU 尋址效率。
進程切換時，會把當前緩存到 cache 的數據都切換掉，而線程切換時，寄存器中的數據會被切換，但 cache 中的數據不會被丟棄，大概率還是可以用的，線程切換只需要更改少量寄存器和棧指針等信息，而不需要像進程那樣進行完整的上下文切換。所以線程切換時操作系統做的工作比進程的切換少。
創建一個新線程的代價要比創建一個新進程小得多，線程占用的資源比進程少得多。
進程是資源分配的基本單位，線程是調度的基本單位，當多個線程屬于同一個進程時，它們會共享以下資源：
地址空間：包括代碼段、數據段、堆區和棧區（每個線程有自己的棧）。所有線程都可以訪問進程的整個虛擬地址空間，這意味著它們可以讀寫相同的全局變量和靜態變量。
打開的文件描述符：如文件、網絡連接等。所有線程都能操作這些描述符，因此對文件或網絡連接的操作可以在不同線程間共享。
環境變量：進程啟動時設置的環境變量是所有線程共有的。
內存映射：如果進程使用了內存映射文件或其他形式的內存映射，那么這些映射也是所有線程可見并可訪問的。
信號處理程序：雖然信號通常是針對整個進程的，但某些信號（如SIGSEGV）可以由特定線程捕捉到，并且線程可以安裝自己的信號處理器。
當前工作目錄：所有線程共享同一進程的工作目錄，任何線程改變工作目錄都會影響其他線程。
用戶ID和組ID：與安全性和權限相關的標識信息是所有線程共有的。
資源限制：例如最大文件大小、CPU時間等，這些限制適用于整個進程，因此也適用于所有線程。
因為多個線程共享資源，所以一個線程占用的資源比進程少。
但是線程也會有自己私有的資源：
棧空間：每個線程都有自己的棧，用于存儲函數調用時的局部變量、返回地址等信息。這是線程之間保持獨立性的關鍵之一，因為每個線程可以在其棧上進行獨立的操作而不干擾其他線程。
寄存器集合（上下文數據）：當線程被調度執行時，它有自己的寄存器集，包括程序計數器（PC）、堆棧指針和其他通用寄存器。這些寄存器保存了線程執行的狀態信息。
線程ID：操作系統賦予每個線程一個唯一的標識符（TID），用于區分不同的線程。這個ID是線程私有的，因為它唯一地識別了一個線程。
線程優先級和調度屬性：某些系統允許為每個線程設定獨立的調度參數，如優先級和策略，這些屬性影響線程的執行順序和時間片分配。?
pthread 線程庫?
前言
Linux 的線程是用進程模擬的，線程在Linux底層被視為輕量級進程。對于同一個進程中的新、主線程，可以看出線程的 tid 和 LWP 的數值是不一樣的：
線程被創建、等待、分離、終止，且擁有獨立的棧結構，這些都是系統在管理線程，
1、系統管理線程時，并沒有對用戶暴露 在系統中線程被視為輕量級進程的事實，用戶認為那就是線程；
2、系統中沒有線程的概念，只有輕量級進程的概念，用戶卻能創建管理、操作線程。
能實現以上兩點是因為系統對底層的輕量級進程進行了封裝，用戶能操作線程都是因為有了庫，所以在Linux中線程也叫做用戶級線程。既然線程因庫而起，就應該由庫來維護。
認識線程庫
為了管理線程，“先描述再組織”，定義線程的控制塊 TCB，TCB是操作系統內核用來管理和調度線程的數據結構。
#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);pthread_create 的第一個參數 thread 是一個 pthread_t 類型的輸出型參數，函數調用結束后，thread 指向一個虛擬內存單元，該內存單元的地址即為新創建線程的線程 ID，所以 pthread_t 類型的線程 ID 實際上就是一個進程地址空間的一個地址！線程庫的后續操作就是根據該線程 ID 來操作線程的，用戶也可以調用 pthread_self 函數來獲得線程自身的 ID。
線程庫中還包含了一系列用于創建、管理和操作線程的函數、類和數據結構。具體來說，一個典型的線程庫會提供以下組件：
1. 線程管理
創建線程：函數或構造函數用來啟動一個新的線程，通常需要指定要在線程中執行的函數（即線程函數）。
- 示例：
pthread_create()?(POSIX Threads)銷毀/終止線程：方法來結束線程的執行，可以是自然結束（當線程函數返回時），也可以是通過特定API強制結束。
- 示例：
pthread_cancel(),?std::thread::join()?或?std::thread::detach()等待線程完成：允許主線程或其他線程等待某個特定線程完成其任務。
- 示例：
pthread_join(),?std::thread::join()
2. 線程同步機制
為了確保多個線程之間安全地共享資源，線程庫提供了各種同步工具：
互斥鎖（Mutex）：防止多個線程同時訪問臨界區代碼段。
- 示例：
pthread_mutex_t,?std::mutex讀寫鎖（Read-write Locks）：允許多個讀者或單個寫者訪問資源。
- 示例：
pthread_rwlock_t條件變量（Condition Variables）：用于線程間的通信，一個線程可以在滿足特定條件時喚醒另一個線程。
- 示例：
pthread_cond_t,?std::condition_variable信號量（Semaphores）：控制對有限數量資源的訪問。
- 示例：
sem_t?(POSIX Semaphores)
3. 線程屬性設置
- 設置線程屬性：在創建線程之前，可以設定一些線程屬性，如棧大小、調度策略等。
- 示例：
pthread_attr_t?(POSIX Threads)
4. 線程本地存儲（TLS）
- 線程局部數據：為每個線程提供獨立的數據副本，即使這些變量是在全局范圍內聲明的。
- 示例：
pthread_key_create(),?pthread_getspecific(),?pthread_setspecific(),?std::thread_local?(C++)
5. 高級特性
線程池：預先創建一組工作線程，以便快速響應任務請求而不必頻繁創建和銷毀線程。
- 示例：?C++ 中可以通過第三方庫如Boost實現。
并發容器：線程安全的數據結構，例如隊列、堆棧、哈希表等。
- 示例：
std::shared_timed_mutex,?concurrent_queue?(Intel TBB)原子操作：提供無鎖編程的支持，保證某些操作的原子性。
- 示例：
std::atomic?(C++)
6. 工具和輔助函數
當前線程信息：獲取當前線程ID等信息。
- 示例：
pthread_self(),?std::this_thread::get_id()線程調度：調整線程優先級或讓出CPU給其他線程。
- 示例：
sched_yield(),?std::this_thread::yield()
簡單驗證線程的獨立棧空間
#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
#include<string>void* newthreadRun(void* args)
{std:string threadname=(char*)args;int cnt=5;while(true){std::cout<<"I am "<<threadname<<",cnt: "<<cnt<<", &cnt: "<<&cnt<<std::endl;cnt--;sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid1;pthread_t tid2;pthread_create(&tid1,nullptr,newthreadRun,(void*)"thread-1"); pthread_create(&tid2,nullptr,newthreadRun,(void*)"thread-2");pthread_join(tid2,nullptr);pthread_join(tid1,nullptr);return 0;
}同一局部變量的地址不同， 說明每個線程的棧空間都私有一份該變量：
?
——Vue簡介、Vue指令與指令修飾符)
