系统编程—线程

概念

线程（英语：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。

工作原理

线程是进程中的实体，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。线程不拥有系统资源，只有运行必须的一些数据结构；它与父进程的其它线程共享该进程所拥有的全部资源。线程可以创建和撤销线程，从而实现程序的并发执行。一般，线程具有就绪、阻塞和运行三种基本状态。

阻塞（Block）：如果一个线程在执行过程中需要等待某个事件发生，则被阻塞。

适用范围

服务器中的文件管理或通信控制
前后台处理
异步处理

特征

进程是系统中最小的资源分配单位
线程是系统中最小的执行单位
进程中，线程与线程是平级关系
在进程中，默认有一个线程，那个是主线程

与进程的区别

线程可以资源共享，进程资源对立。线程有各自的栈区，这个区域独立。
稳定行，进程相对稳定，线程不稳定(如果进程中多线程，其中一个崩溃，整个进程崩溃);
创建的开销，线程创建需要在进程空间中，开辟一个新的栈区(8MB) .新建一个进程的话，需要创建3GB空间。
并发度，线程的并发高于进程的并发度。

线程编程步骤POSIX

创建多线程 ->线程空间操作->线程资源回收(线程退出后，默认栈区不释放)
线程有两个基本类型

用户级线程：管理过程全部由用户程序完成，操作系统内核心只对进程进行管理。

系统级线程（核心级线程）：由操作系统内核进行管理。操作系统内核给应用程序提供相应的系统调用和应用程序接口API，以使用户程序可以创建、执行、撤销线程。

线程的状态变化

（1）创建线程

当创建一个新的进程时，也创建一个新的线程，进程中的线程可以在同一进程中创建新的线程。

（2）终止线程

可以正常终止自己，也可能某个线程执行错误，由其它线程强行终止。终止线程操作主要负责释放线程占有的寄存器和栈

（3）阻塞线程

当线程等待每个事件无法运行时，停止其运行。

（4）唤醒线程

当阻塞线程的事件发生时，将被阻塞的线程状态置为就绪态，将其挂到就绪队列。进程仍然具有与执行相关的状态。例如，所谓进程处于"执行"状态，实际上是指该进程中的某线程正在执行。对进程施加的与进程状态有关的操作，也对其线程起作用。例如，把某个进程挂起时，该进程中的所有线程也都被挂起，激活也是同样。

线程相关函数

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
功能：该函数可以创建指定的一个线程。
参数：

thread 线程id，需要实现定义并由该函数返回。
attr 线程属性，一般是NULL，表示默认属性。
start_routine 指向指针函数的函数指针。本质上是一个函数的名称即可。称为th回调函数,是线程的执行空间。
arg 回调函数的参数，即参数3的指针函数参数。

返回值：

成功 0
失败错误码

获得id号
pthread_t pthread_self(void); unsigned long int; %lu
功能：获取当前线程的线程id
参数：无
返回值：

成功返回当前线程的线程id
失败非0值；

线程退出函数
void pthread_exit(void *retval); exit return p;
功能：子线程自行退出
参数： retval 线程退出时候的返回状态，临死遗言。
返回值：无
结束线程
int pthread_cancel(pthread_t thread);
功能：请求结束一个线程
参数：thread 请求结束一个线程tid
返回值：

成功 0
失败非0值；

线程空间的回收 --》》阻塞方式
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
功能：通过该函数可以将指定的线程资源回收，该函数具有阻塞等待功能，如果指定的线程没有结束，则回收线程会阻塞。
参数：

thread 要回收的子线程tid
retval 要回收的子线程返回值/状态。==》ptread_exit(值);