线程定义

**定义：**线程是轻量级的进程（LWP:light weight pocess），在Linux环境下线程的本质仍然是进程。在计算机上运行的程序是一组指令及指令参数的组合，指令按照既定的逻辑控制计算机运行。操作系统会以进程为单位，分配系统资源，可以这样理解，进程是资源分配的最小单位，线程是操作系统调度执行的最小单位。

线程和进程之间的区别：
• 进程有自己独立的地址空间，多个线程公用同一个地址空间

线程更加节省系统空间，效率不仅可以保持的，而且能够更加高
在一个地址空间中多个线程独享：每个线程都有属于自己的栈区，寄存器（内核中管理的）
在一个地址空间中多个线程共享：代码区，堆区，全局数据区，打开的文件（文件描述符表）都是线程共享的

• 线程是程序是最小执行单位，进程是操作系统系统中最小的资源分配单位

每个进程对应一个虚拟地址空间，一个进程只能抢一个CPU时间片
一个地址空间中可以划分出多个线程，在有效的资源基础上，能够抢更多的CPU时间片

每个线程去抢CUP片都是随机的，是概率问题。下图是理想状态
在这里插入图片描述

CPU的调度和切换:线程的上下文切换比进程要快的多
上下文切换：进程/线程分时复用CPU时间片，在切换之前会将上一个任务得到状态进程保存，下次切换会这个任务时候，加载这个状态继续运行，任务从保存到再次加载这个过程就是一次上下文切换。状态保存在寄存器中。
线程更加廉价，启动速度更快，退出也快，对系统资源的冲击小。

在处理多任务程序的时候使用多线程比使用多进程要更加有优势，但是线程并不是越多越好，如何控制线程的个数呢？

文件IO操作：文件IO对CPU是使用率不高，因此可以分时复用CPU时间片，线程的个数=2*CPU核心数（效率最高）
处理复杂算法（主要是CPU进行运算，压力大），线程的个数=CPU的核心数（效率最高）

创建线程

线程函数
每个线程都有一个唯一的线程ID，ID类型为：pthread_t，这个ID类型为一个无符号长整型数，如果想要得到当前线程的ID，可以调用如下函数：
头文件：#include<pthread.h>
函数原型：pthread_t pthread_self(void);//返回当前线程ID
下面是在linux下测试的数据图。
在这里插入图片描述

pthread_create
在一个进程中调用线程创建函数，就可以达到一个线程，和进程不同，需要给每个创建出的线程指定一个处理的函数，否则这个线程无法工作。
头文件：#include<pthread.h>
函数原型：int pthread_create(pthead_t *thread, const pthead_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void * arg);
线程库得到名字叫lpthread，全名：libpthread.so libpthread.a
参数：

thead:传出参数，是无符号长整型，线程创建成功，会将线程ID写入到这个指针指向的内存中。
attr：线程的属性，一般情况下使用默认属性即可，写NULL
start_routine:函数指针，创建出的子线程的处理动作，也就是该函数在子线程中执行。
arg：作为实参传递到start_routine指针指向的函数内部。（如果参数多可以定义一个结构体然后传入一个结构体就好了）
**返回值：**线程创建成功返回0，创建失败返回对应的错误号。

由于pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用库libpthread.a,所以在使用pthread_create创建线程时，在编译中要加-lpthread参数 test_5_6_2
在这里插入图片描述
下面是源码：

为什么没有输出子进程数据？
原因： 因为程序是从main函数开始执行，从主线程进来之后，然后创建出来子线程，有可能子线程还没有抢到时间片，主线程就执行完毕了，就会把地址空间释放了，子线程的家就没有了。因此子线程所有的资源也就被释放了。
解决方案： 我们可以让主线程等一会，sleep（2），表示主线程睡眠3秒，睡眠就会放弃CPU资源，不消耗系统资源

当我们加入sleep（3）时执行如下：
在这里插入图片描述

线程退出

在编写多线程程序的时候，如果想要让线程退出，但是不会导致虚拟地址空间的释放（针对于主线程），我们就可以调用线程库退出函数，只要调用该函数当前线程就马上退出了，并且不会影响到其他线程的正常运算，不管是在子线程或者主线程都可以使用。
头文件: #include<pthread.h>
函数原型： void pthread_exit(void *retval);
参数: 线程退出的时候携带的数据,当前子线程的主线程会得到该数据,（需要配合线程回收使用）如果不需要使用,就指定为NULL
测试结果：
在这里插入图片描述
源代码：

线程回收

线程函数
线程和进程一样，子线程退出的时候其内核资源主要由主线程回收，线程库中提供的线程回收函数叫pthread_join(),这个函数是一个阻塞函数，如果还有子线程在运行，调用该函数就会阻塞，子线程退出函数解除阻塞进行资源回收，函数被调用一次，只能回收一个线程，如果有多个子线程则需要循环回收。释放的实际是内核区的资源。

通过线程回收函数还可以获得到子线程退出时传递出来的数据
头文件： #include<pthread.h>
函数原型：int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
说明：子线程在运行这个函数就会阻塞，子线程退出，函数解除阻塞，回收对应子线程的资源，类似于回收进程使用的函数wait（）
参数：

thread:要被回收的子线程的线程ID
retavl:二级指针，指向一级指针的地址，是一个传出参数，这个地址中存储了pthread_exit()传递出来的数据，如果不需要这个参数，可以指定为NULL

返回值： 线程回收成功返回0，回收失败返回错误号。

返回时候切记不能返回堆区变量，所以我们这时候把变量定义为全局变量或者静态变量延长声明周期。还可以把变量创建到主线程的栈空间。
使用子线程栈且定义为static变量
在这里插入图片描述
使用主线程栈
下图为把变量创建到主线程的栈空间。

create函数创建时候将t的地址传入callback函数,然后callback函数将传入的类型进行强制转换然后赋值，然后执行线程退出函数，主函数使用join回收函数接受。

线程分离函数

在某些情况下，程序中的主线程有属于自己的业务处理流程，如果让主线程负责子线程的资源回收，调用pthread_join()只要子线程不退出主线程就会一直阻塞，主线程的任务也就不能被执行了。

在线程库函数中为我们提供了线程分离函数pthead_detach（），调用这个函数之后指定的子线程可以与主线程分离，当子线程退出的时候，其占用的内核资源就被系统的其他进程接管并回收了。线程分离之后的主线程中使用pthread_join（）就回收不到子线程的资源。
测试代码：
在这里插入图片描述
测试结果：

其他线程函数

线程取消
线程取消就是在某些特定的情况下在一个线程杀死另一个线程。使用这个函数杀死一个线程需要俩步：

在线程A中调用线程取消函数pthead_cancel（），指定杀死线程B，这时线程B是死不了的。
在线程B中进行一次系统调用(从用户区切换到内核区)，否则线程B可以一直运行。(类似于我吃了毒药，但是只要我不动就没事)

头文件：#include<pthead.h>
函数原型：int pthread_cencel(pthead_t thread);
参数：要被杀死的线程
返回值：函数调用成功返回0，调用失败返回错误码

系统调用：

直接调用Linux系统库函数
调用标准的C库函数，为了实现某些功能，在Linux平台下标准C库函数会调用相关的系统函数。

下图中红线框起来的区域不会被执行，因为线程已经被杀死了，调用printf函数就相当于执行系统调用，然后就死掉了。
源代码：
在这里插入图片描述
测试代码：

下图是把杀死进程注释掉后的结果我们可以发现下面的图就把上面代码中红色区域的输出来了。

线程ID比较

在Linux中线程ID本质就是一个无符号长整型，因此可以直接使用比较操作符比较俩个线程的ID，但是线程库是可以跨平台使用的。在某些平台上pthread_t可能不是一个单纯的整型，这种情况下比较俩个线程的ID必须使用函数，

函数原型如下：
头文件：#include<pthread.h>
函数原型：int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
参数：t1和t2就是要比较的线程ID
返回值：如果俩个线程ID相等返回非0值，如果不相等返回0；

Linux下多线程的操作