在学习linux的过程中，进程与线程可谓一对好兄弟，是必然要掌握的内容。
一：何所谓进程 何所谓线程
进程：进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配与调度的基本单位。
线程：线程是操作系统进程调度器可以调度的最小执行单元。
(在第一次看到这样的描述时，我的感觉是完全摸不着头脑。既然线程是系统调度的最小执行单元，那么为什么还说进程是操作系统调度的基本单位？）
事实上，在linux的设计早期，只有进程的概念，没有线程的概念。随着计算机技术的不断发展，操作系统需要顺应时代，充分发挥多核心cpu的计算能力，所以引入的线程的概念。同时为了尽量少的修改原有的架构，linux中的线程可以说是进程的一个阉割版，故而二者有着千丝万缕的联系。
在《linux环境编程 从应用到内核》一书中，提到了将进程看作是线程组的说法，这样做十分方便我们理解线程与进程的关系。如果把进程看作一个线程组（每个进程中至少要有一个线程），系统为每一个线程组分配资源（例如内存），同一个线程组内的所有线程共享这些资源。系统又决定了不同的线程的执行顺序，（先决定当前所执行的进程，再决定进程内的哪一个或多个线程）故而操作系统调度的最小单元是线程，最小单位是进程。
这里可以顺带提一下并行和并发。二者都是描述多任务时的执行方案的。不同的是，并发是交替进行，并行是同时执行。既然并行是交替执行的，为什么还要提一个‘并’字呢？我是这样理解的，计算机在同一时间要执行好多的任务，但是只有一个cpu，那么计算机就只好飞快的轮流执行各种任务，给人同时执行的错觉。故而体现出‘并’的意义。所以，提及多进程的，就是说并发。如果计算机有多个cpu，那么多线程就是在说并行。
二：PCB
学机电的同学激动了，PCB不就是印刷电路板吗！不是这样的，操作系统里的PCB说的是进程控制块，是每一个进程都拥有的一个数据结构。linux中的实现是一种名为task_struct的结构体。
它记录了一下几个类型的信息：
1.状态信息，例如这个进程处于可执行状态，休眠，挂起等。
2.性质，由于unix有很多变种，进程有自己独特的性质。
3.资源，资源的链接比如内存，还有资源的限制和权限等。
4.组织，例如按照家族关系建立起来的树（父进程，子进程等）。
或者这样说：
1）进程状态：可以是new、ready、running、waiting或halted等。
（2）程序计数器：接着要运行的指令地址。
（3）CPU寄存器：如累加器、索引寄存器（Index Register）、堆栈指针以及一般用途寄存器、状况代码等，主要用途在于中断时暂时存储数据，以便稍后继续利用；其数量及类因计算机架构有所差异。
（4）CPU排班法：优先级、排班队列等指针以及其他参数。
（5）存储器管理：如分页表（Page Table）等。
（6）会计信息：如CPU与实际时间之使用数量、时限、帐号、工作或进程号码。
如果要查一个进程的户口的话，拿到它的PCB，就可以知道关于它的全部信息。而所谓的资源分配，也是记录在PCB中的。PCB维护着一个进程对应的状态，虚拟内存地址，打开的文件，调度优先级，标识符等等关键信息。
三：TCP
TCP是类似PCB的用以管理线程的数据结构。通俗且不负责任的说法，TCP是PCB组成部分。
四：结构造就的现实
既然线程是进程的一部分，或者说进程是线程的线程组，同一组内的线程共享进程资源（例如全局变量，文件描述符，信号处理器，当前工作目录状态等），但是各自执行各自的函数，也就是有自己的堆栈，那么这样的组织形式会带来什么样的结果呢?
线程最大的好处就是发挥了多核心CPU的优势，这一点无需多讲（实际上在深入了解linux编程之后，对于多线程编程还需要有特别多的注意点，比如伪共享就是一种性能杀手，发生伪共享的时候多线程并发挥不出多核心的优势。）。
此外，由于线程是在同一个进程内的，共享进程的资源，也就是对于作用域是整个进程的变量或其他资源而言，不同线程是可以直接拿到并对其操作的。这一点也就使得线程拥有了一定意义上的速度优势。
而进程因为资源不共享，各个进程之间想要进行通讯或者想要协力完成一些任务，就需要进行进程间通讯，常见的有管道PIPE，已经System V IPC下的消息队列，信号量，共享内存，POSIX IPC下的消息队列，信号量，共享内存等。高级的进程间通讯有基于UNIX域socket套接字技术的通讯。以及网络也是一种进程间通讯。
无论是进程还是线程，对于资源的操作，都需要协调合作，这样就就需要各种各样的锁机制。线程我们用互斥量，读写锁实现对共享资源的保护，进程我们通常使用信号量设置合适的临界区来实现互斥或同步。互斥量，读写锁的生存空间，或者说作用域是在整个进程内的，而信号量是在内核中的。（这一点也与进程和线程的结构相互吻合。）
另外，线程的引入使得我们需要考虑向一个进程发送信号，具体由哪一个线程负责接收与处理。
五：pid tgid
以往pid表示的就是进程id，但是现在进程已经变成线程组了。所以pid实际表示的是线程id，tgid表示的是线程组id，也是是进程id。主线程的id与进程的id是相同的。
也就是所，调用getpid实际上得到的是tgid，而调用gettid得到的是pid。
为了验证，执行这样的代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/syscall.h>
void* handler(void *a)
{
int num = (int)a;
int pid = getpid();
int tid = syscall(SYS_gettid);
printf("im pthread NO.%d,geipid:%d,gettid:%d\n",\
num,pid,tid);
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
int i = 0;
pthread_t p_t[5]={0};
for(i = 0;i < 5; i++)
{
pthread_create(&p_t[i],NULL,handler,(void*)i);
}
for(i = 0;i < 5; i++)
{
pthread_join(p_t[i],NULL);
}
return 0;
}得到的结果为:
im pthread NO.0,geipid:4302,gettid:4303
im pthread NO.1,geipid:4302,gettid:4304
im pthread NO.2,geipid:4302,gettid:4305
im pthread NO.3,geipid:4302,gettid:4306
im pthread NO.4,geipid:4302,gettid:4307可以看到确实如此。
但是，既然有线程id，为什么pthread_create函数还需要在第一个参数中记录线程id呢？直接返回一个pid不就可以了吗？
注意！这两个id是不同的。
注意！这两个id是不同的。
注意！这两个id是不同的。
重要的事情说三遍。
修改上边的代码，把p_t里边的内容打印出来看一下。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/syscall.h>
void* handler(void *a)
{
int num = (int)a;
int pid = getpid();
int tid = syscall(SYS_gettid);
printf("im pthread NO.%d,geipid:%d,gettid:%d\n",\
num,pid,tid);
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
int i = 0;
pthread_t p_t[5]={0};
for(i = 0;i < 5; i++)
{
pthread_create(&p_t[i],NULL,handler,(void*)i);
}
for(i = 0;i < 5; i++)
{
pthread_join(p_t[i],NULL);
}
for(i = 0;i < 5; i++)
{
printf("pthread_t:按整形打印%d,按地址打印%p\n",p_t[i],p_t[i]);
}
return 0;
}得到这样的结果：
im pthread NO.0,geipid:4660,gettid:4661
im pthread NO.4,geipid:4660,gettid:4665
im pthread NO.3,geipid:4660,gettid:4664
im pthread NO.2,geipid:4660,gettid:4663
im pthread NO.1,geipid:4660,gettid:4662
pthread_t:按整形打印1201022720,按地址打印0x7f9347962700
pthread_t:按整形打印1192630016,按地址打印0x7f9347161700
pthread_t:按整形打印1184237312,按地址打印0x7f9346960700
pthread_t:按整形打印1175844608,按地址打印0x7f934615f700
pthread_t:按整形打印1167451904,按地址打印0x7f934595e700首先可以看出的是，两次执行的tgid是不同的，但同一次执行内的tgid是相同的，再次印证了上面的内容。而p_t中记录的线程id，与系统调用gettid得到的不是同一个值，看起来更像是某个地址。我用的是centos系统，在其他系统下，比如ios中pthread_t存储的数据可能又是另外的值。这是怎么回事？一个线程怎么会有两种id，并且不同系统下的id还会不一样？
六：两种线程id
gettid得到的线程id：《linux系统编程 从应用到内核》给出的解释是：线程是一种轻量级进程，是操作系统调度器的最小单位，所以需要一个线程id来操作线程。 也就是说，这的线程id是类似进程id的一种存在，对于每一个线程，内核中有且仅有一个数字将其标记，每个线程的id不同，通过线程id可以唯一的确定一个线程。
pthread_t pthread_self pthread_equal 中的线程id
这一线程id是用来标记一个进程内的线程的，通过上文我们知道，同一进程内的线程存在于进程的栈上，每个线程都有自己的栈地址。如果拿到了某个线程在栈上的起始位置，那么就可以标记这个线程。所以有些系统中线程的地址填充线程id。因为进程中的地址都是虚拟地址，由mmap完成映射，所以两个不同进程内的线程可能有相同的虚拟地址，故而有时会有不同进程内的不同线程，拥有相同的线程id。
不同操作系统对这一种线程id的实现是不同的，所以要注意以下几点：
1）getpid gettid的返回都可以用int接受 也可以用pid_t 接受。但是pthread_t pthread_self pthread_equal中的线程id只能用pthread_t接受
2）因为不知道pthread_t的具体实现，固一般不打印pthread_t
3）同上，因为不知道ptread_t的具体实现，为了保证抑制性和正确性，最好使用pthread_equal来判断两个线程id是否相同。