一、线程概念：
1、概念：
线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
在UnixSystem V及SunOS中也被称为轻量进程（lightweight processes），但轻量进程更多指内核线程（kernel thread），而把用户线程（user thread）称为线程。
线程是独立调度和分派的基本单位。线程可以为操作系统内核调度的内核线程，如Win32线程；由用户进程自行调度的用户线程，如Linux平台的POSIX Thread；或者由内核与用户进程，如Windows 7的线程，进行混合调度。
同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源，如虚拟地址空间，文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈（call stack），自己的寄存器环境（register context），自己的线程本地存储（thread-local storage）。 一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。
在多核或多CPU，或支持Hyper-threading的CPU上使用多线程程序设计的好处是显而易见，即提高了程序的执行吞吐率。在单CPU单核的计算机上，使用多线程技术，也可以把进程中负责I/O处理、人机交互而常被阻塞的部分与密集计算的部分分开来执行，编写专门的workhorse线程执行密集计算，从而提高了程序的执行效率。
----来自百度百科
2、线程与进程的关系与区别（Linux操作系统下）
(1) 进程是系统资分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位；
(2) 一切进程至少都有一个执行线程，线程在进程内部运行，本质是在进程地址空间内运行；
(3) CPU看到的PCB都要比传统的进程更加轻量化透过进程虚拟地址空间，可以看到进程的大部分资源，将进程资源合理分配给每个执行流，就形成了线程执行流；
(4) 创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多，与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少很多，线程占用的资源要比进程少很多；
(5) 线程是进程的执行分支，线程出异常，就类似进程出异常，进而触发信号机制，终止进程，进程终止，该进程内的所有线程也就随即退出；
(6) 在多任务处理时，都能并行压缩CPU处理/IO等待时间。
3、线程间的独有与共享
（1）独有：栈，寄存器，信号屏蔽字，errno，标识符；
（2）共享：虚拟地址空间（代码段，数据端），文件描述符表，信号处理方式，当前工作目录路径，用户 ID 和组 ID； ( 因为共用同一虚拟地址空间，所以线程间通信更加方便。）
4、多进程和多线程进行多任务处理
（1）多线程：
- 线程间通信更加方便灵活；
- 线程的创建和销毁成本更低；
- 线程间的调度成本更低；
- 线程的执行粒度更加细致；
- 异常和某些系统调用针对是针对整个进程；
（2）多进程：
- 具有独立性，因此更加稳定，健壮;
所以说，多线程和多进程没有谁好谁坏，得看使用情况，例如：对主功能程序安全性稳定性要求更高的最好使用多进程（shell/服务器）。
二、线程控制
线程控制的接口都是库函数，操作系统并没有向用户提供创建一个轻量级进程的接口，因此大佬们才封装了一套线程的控制接口。
Compile and link with -pthread.编译和链接时使用 -lpthread / -pthread
1、线程创建：
#include <pthread.h>
1.int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
//创建一个线程
//thread---用于获取线程id,通过这个id可以找到线程的描述信息,进而访问PCB
//pthread_t是一个unsigned long int型的数据,thread保存的是创建的这个线程在共享区中的独有的信息的地址
//attr---线程属性,通常置 NULL,
//start_routine---线程的入口函数,创建一个线程就是为了运行这个函数,函数运行完毕,线程退出
//arg---通过线程的入口函数传递给线程的参数
//返回值---成功返回 0; 失败返回一个非 0值(errno)
2.命令
ps -efL ---查看线程信息
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
void* start_routine(void* arg)//线程要运行的函数
{
while(1)
{
printf("recive main thread :%s\n",(char*)arg);
sleep(1);
}
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t tid;//pthread_t == unsigned long int
char buf[] = "这是一种个测试线程创建的demo~~\n";
int ret = pthread_create(&tid,NULL,start_routine,(void*) buf);//创建线程
if(ret != 0)//创建失败返回一个非0值
{
printf("thread create error:%d\n",ret);
return -1;
}
while(1)//主线程
{
printf("this is main thread,child thread tid=%p\n",tid);
sleep(1);
}
return 0;
}
说明：
（1）程序结果中的tid打印的是一个地址，那个地址是这个线程在共享区中保存的描述信息，参考上面第一幅图
（2）在每个PCB中都会有PID 和TGID
- PID：线程ID，对应ps -efL查看结果中的LWP
- TGID ：线程组ID，也就是这个进程的ID，对应ps -efL查看结果中的PID
2、线程终止：
（1）通过线程入口函数的return，终止一个线程；
（2）通过库函数接口终止；
注意：
- main函数中return是退出进程
- 在线程入口函数的任意位置调用线程终止库函数都会终止这个线程，跨栈操作也支持。
#include <pthread.h>
1.void pthread_exit(void* retval);
//退出一个线程，谁调用，谁退出
//retval---线程返回值
2.void pthread_cancel(pthread_t tid);
//退出指定线程，通过线程的tid
3.pthread_t pthread_self();
//获取当前线程的tid
注意：
（1）线程退出，也不会完全释放资源(类似于僵尸进程，但没有僵尸线程这种说法)，需要其他线程等待；
（2）线程可以取消自己(pthread_cancel)，但这是违规操作，会出现一定的逻辑混乱；
（3）主线程退出，其他线程正常运行，这不是一个主流做法；
（4）主线程退出，并不影响整个进程的运行，只有所有线程退出，进程才会退出。
3、线程等待：
等待一个线程的退出，获取退出线程的返回值，回收这个线程所占的资源。
不是所有的线程都能被等待，一个线程创建时，默认情况下有一个属性–joinable，处于joinable属性的线程退出后，不会释放资源，需要被等待；
#include <pthread.h>
1.int pthread_join(pthread_t tid,void** retval);
//等待指定线程(tid)的退出,并获取他的返回值
//tid---指定要等待线程的值
//retval---用于获取线程退出的返回值
4、线程分离：
将线程的属性从joinable设置为deatch；处于detach属性的线程退出后会自动释放资源，不需要被等待；
注意：线程分离未必就比线程等待好，应用场景不同。
int pthread_detach(pthread_t tid);
//分离指定线程;
//tid---线程tid
//返回值---成功返回 0,失败返回非 0值errno
//被分离的线程不能被等待,error:这不是一个joinable线程;
//因为在获取返回值的时候,detach属性的线程退出后已经自动释放了资源。
线程的分离可以再任意地方，可以在线程入口函数中让线程分离自己，也可以让创建之后直接分离。
写点代码练一下：
//create.pthread
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
void* start_routine(void* arg)//线程入口函数
{
char* retval = "这个线程退出了~~\n";
//pthread_detach(pthread_self());//分离线程方式2,在线程入口函数出分离
printf("recive main thread :%s\n",(char*)arg);
sleep(3);
pthread_exit(retval);//线程退出方式2;
//pthread_cancel(pthread_self());//线程退出方式3
return NULL;//线程退出方式1,
}
int main()
{
pthread_t tid;//pthread_t == unsigned long int
char buf[] = "这是一种个测试线程创建的demo~~\n";
void *retval = NULL;
int ret = pthread_create(&tid,NULL,start_routine,(void*) buf);//创建线程
//pthread_detach(tid);//分离线程方式1,创建完线程后分离
if(ret != 0)//创建失败返回一个非0值
{
printf("thread create error:%d\n",ret);
return -1;
}
while(1)
{
if(!pthread_join(tid,&retval))//线程等待
{
printf("等待线程退出~~\n");
}
else
{
printf("线程已退出,retval = %s\n",retval);
break;
}
}
while(1)//主线程
{
printf("this is main thread,child thread tid=%p\n",tid);
sleep(1);
}
return 0;
}
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