线程

上篇文章中讲了进程，各进程相互独立，有自己独立的虚拟地址空间，利用多进程编程和进程间通信等手段可以完成一些特定的工作。但多进程也有一些缺点，如下：

• 操作系统允许创建的最大进程数量是有限定的，不能无限制地创建进程。
• 在对进程进行调度时，进程的切换可能带来较严重的性能损耗。因为在进程切换时，操作系统需要为每个进程做保存现场和恢复现场的工作。保存现场包括：保存进程的各寄存器的值（包括通用寄存器、指令寄存器、堆栈指针、标志寄存器、段寄存器等），更新该进程的 PCB 并将其放入相应的队列中等。因此我们说进程切换时很「重」的！

因此，为了解决进程的这些问题，就出现了线程。线程被称为轻量级进程，因此可以看出线程的切换没有进程那么大的开销。其主要原因就是线程没有独立的虚拟地址空间，它依附于进程而存在。同一个进程中的所有线程共享代码区、数据区和堆，还有打开的文件描述符、信号处理函数、环境变量、用户 ID 等，每个线程私有的属性有栈、各种寄存器的值（硬件上下文）、errno 变量、信号屏蔽字和调度优先级等。

Linux 下线程相关的函数有：

• 线程创建： int pthread_create(pthread_t _thread,const pthread_attr_t _attr,void _(_start_routine)(void_),void_ arg);
• 线程终止：void pthread_exit(void* retval);int pthread_cancel(pthread_t thread);
• 线程等待：int pthread_join(pthread_t thread,void** retval);
• 线程分离：int pthread_detach(pthread_t thread);
• 获取线程id：pthread_t pthread_self();

因为同一进程中所有线程共享全局变量和堆等数据，所有需要对各个线程进行同步操作。线程同步手段有：互斥量、信号量和条件变量。

• 互斥量相关函数：

  • 初始化：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t* restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrice attr);
  • 销毁锁：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t* mutex);
  • 加锁：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex);int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t* mutex);
  • 解锁：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t* mutex);

• 条件变量相关函数：

  • 初始化条件变量量：int pthread_cond_init(pthread_cond_t _restrict cond,const pthread_condattr_t _restrict attr);
  • 销毁条件变量：int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
  • 等待操作：int pthread_cond_wait(pthread_cond_t _restrice cond,pthread_mutex_t _restrict mutex);int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t _restrice cond,pthread_mutex_t _restrict mutex);
  • 唤醒操作：int pthread_cond_signal(pthread_cond_t* cond);int pthread_cond_broadcase(pthread_cond_t* cond);

• 信号量相关函数：

  • 初始化信号量：int sem_init(sem_t* sem,int pshaeed,unsigned int value);
  • 销毁信号量：int sem_destroy(sem_t* sem);
  • P操作：int sem_wait(sem_t* sem);;int sem_trywait(sem_t* sem);
  • V操作：int sem_post(sem_t* sem);

【完】