一、什么是线程
进程内部的一条执行路径，是 CPU 调度的基本单位。
一个进程至少包含一个线程：
进程
│
└── 主线程一个进程也可以包含多个线程：
进程
│
┌────────┼────────┐
│ │ │
线程1 线程2 线程3例如一个程序同时需要：
采集数据
保存数据
显示数据
记录日志就可以设计成：
进程
│
├── 采集线程
├── 存储线程
├── 显示线程
└── 日志线程这也是多线程程序最典型的应用场景。
二、进程和线程的关系
可以把进程理解为一个"容器"。
进程
┌──────────────────────────┐
│ │
│ 代码 │
│ 全局数据 │
│ 堆 │
│ 打开的文件 │
│ │
│ ┌──────┐ ┌──────┐ │
│ │线程1 │ │线程2 │ ... │
│ └──────┘ └──────┘ │
│ │
└──────────────────────────┘多个线程属于同一个进程，因此：
同一进程中的多个线程共享进程的大部分资源。
三、线程和进程的主要区别
| 对比 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 资源 | 资源分配的基本单位 | 不独立拥有完整进程资源 |
| 调度 | 调度单位之一 | CPU 调度的基本单位 |
| 地址空间 | 独立 | 同一进程中的线程共享 |
| 创建开销 | 较大 | 较小 |
| 通信 | 相对复杂 | 共享内存，通信方便 |
| 数据共享 | 需要 IPC | 可以直接访问共享变量 |
| 稳定性 | 相对独立 | 一个线程出问题可能影响整个进程 |
最重要的一句话：
进程：资源分配的基本单位
线程：CPU调度的基本单位四、为什么需要线程
假设有一个程序：
主程序
│
├── 采集数据
├── 保存数据
├── 显示数据
└── 记录日志如果全部使用一个线程：
采集
↓
保存
↓
显示
↓
日志
↓
采集
↓
...那么任务之间容易相互等待。
使用多线程后：
进程
│
┌──────────┼──────────┐
↓ ↓ ↓
采集线程 保存线程 显示线程
│ │ │
└──────────┼──────────┘
↓
日志线程多个线程可以并发执行。
五、Linux 中的线程
Linux 中常用的是：
POSIX线程也叫：
pthread使用线程相关函数时，需要包含：
#include <pthread.h>编译时通常需要：
gcc xxx.c -o xxx -pthread或者：
gcc xxx.c -o xxx -lpthread推荐使用：
gcc xxx.c -o xxx -pthread六、第一个线程程序
最基本的线程创建函数：
pthread_create()函数原型：
int pthread_create(
pthread_t *thread,
const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *),
void *arg
);参数：
thread
↓
保存线程ID
attr
↓
线程属性
通常使用 NULL
start_routine
↓
线程执行函数
arg
↓
传给线程函数的参数七、创建线程
最简单的例子：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("子线程开始执行\n");
return NULL;
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);
printf("主线程执行\n");
sleep(1);
return 0;
}编译：
gcc test.c -o test -pthread运行：
./test八、pthread_create() 的返回值
注意：
pthread_create()与很多 Linux 系统调用的错误处理方式不同。
成功：
0失败：
非0所以通常写：
int ret = 0;
ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);
if(ret != 0)
{
printf("pthread_create failed\n");
return -1;
}九、线程函数
线程函数的格式非常固定：
void *thread_fun(void *arg)
{
// 线程执行代码
return NULL;
}为什么是：
void *因为线程函数可以接收和返回任意类型的数据。
参数：
void *arg用于接收创建线程时传递的数据。
十、pthread_create() 的执行过程
例如：
pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);可以理解成：
主线程
│
│ pthread_create()
↓
创建新线程
│
↓
thread_fun()
│
↓
执行线程代码十一、主线程和子线程
一个程序启动后，首先会存在一个：
主线程当调用：
pthread_create()以后：
主线程
│
pthread_create()
│
┌─────┴─────┐
↓ ↓
主线程 新线程此后两个线程都可以执行。
十二、线程执行顺序是不确定的
例如：
printf("A\n");
pthread_create(...);
printf("B\n");新线程中：
printf("C\n");最终可能：
A
B
C也可能：
A
C
B因为：
线程的具体执行顺序由操作系统调度决定。
所以不能根据代码书写顺序，简单判断多个线程的输出顺序。
十三、pthread_self() ------ 获取线程ID
线程可以使用：
pthread_self()获取自己的线程 ID。
函数：
pthread_t pthread_self(void);例如：
printf("TID = %lu\n",
(unsigned long)pthread_self());十四、线程ID
进程有：
PID线程也有：
TID可以简单理解：
进程
↓
PID
线程
↓
TID例如：
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("线程ID = %#lx\n",
(unsigned long)pthread_self());
return NULL;
}十五、pthread_join() ------ 等待线程
线程创建之后，主线程可能先执行结束。
例如：
pthread_create(...);
return 0;如果主线程直接退出：
主线程结束
↓
整个进程结束
↓
其他线程也会结束因此需要一种机制：
让主线程等待子线程执行完成。
这就是：
pthread_join()十六、pthread_join() 函数
函数原型：
int pthread_join(
pthread_t thread,
void **retval
);最简单的使用方式：
pthread_join(tid, NULL);表示：
等待指定线程结束。
十七、pthread_join() 示例
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("子线程开始\n");
sleep(3);
printf("子线程结束\n");
return NULL;
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);
pthread_join(tid, NULL);
printf("主线程结束\n");
return 0;
}执行：
子线程开始等待 3 秒：
子线程结束
主线程结束十八、pthread_join() 的作用
主要有两个作用：
1. 等待线程结束
pthread_join(tid, NULL);2. 获取线程退出信息
如果线程返回了数据：
return ...主线程可以通过：
pthread_join()获取。
十九、线程返回值
例如：
void *thread_fun(void *arg)
{
int *p = NULL;
p = malloc(sizeof(int));
*p = 100;
return p;
}主线程：
void *retval = NULL;
pthread_join(tid, &retval);
printf("result = %d\n",
*(int *)retval);
free(retval);这里需要注意：
返回的数据必须保证在线程结束以后仍然有效。
不能直接返回线程栈上的局部变量地址。
错误：
void *thread_fun(void *arg)
{
int num = 100;
return #
}因为：
num
↓
线程函数结束
↓
栈空间失效返回这个地址是不安全的。
二十、pthread_exit() ------ 线程退出
线程可以使用：
pthread_exit()主动结束。
函数：
void pthread_exit(void *retval);例如：
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("线程执行\n");
pthread_exit(NULL);
}二十一、return 和 pthread_exit
在线程函数中：
return NULL;和：
pthread_exit(NULL);都可以结束当前线程。
例如：
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("hello\n");
return NULL;
}或者：
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("hello\n");
pthread_exit(NULL);
}都可以。
二十二、pthread_cancel() ------ 取消线程
线程还可以被其他线程取消：
pthread_cancel(tid);作用：
请求取消指定线程。
例如：
pthread_cancel(tid);需要注意：
pthread_cancel()是取消请求，并不应该简单理解为立即强制杀死线程。
二十三、线程传参
前面：
pthread_create(
&tid,
NULL,
thread_fun,
NULL
);最后一个参数：
NULL就是传给线程函数的：
void *arg如果需要传递数据：
pthread_create(
&tid,
NULL,
thread_fun,
&num
);线程函数：
void *thread_fun(void *arg)
{
int num = *(int *)arg;
printf("num = %d\n", num);
return NULL;
}二十四、线程传递一个整数
完整示例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *thread_fun(void *arg)
{
int num = *(int *)arg;
printf("num = %d\n", num);
return NULL;
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
int num = 100;
pthread_create(&tid,
NULL,
thread_fun,
&num);
pthread_join(tid, NULL);
return 0;
}运行：
num = 100二十五、线程传递结构体
实际项目中通常需要传递多个参数。
这时候可以使用结构体。
typedef struct
{
int id;
char name[32];
} User;创建变量：
User user =
{
1001,
"Tom"
};传给线程：
pthread_create(
&tid,
NULL,
thread_fun,
&user
);线程中：
void *thread_fun(void *arg)
{
User *user = (User *)arg;
printf("id = %d\n", user->id);
printf("name = %s\n", user->name);
return NULL;
}二十六、创建多个线程
例如：
pthread_t tid1;
pthread_t tid2;
pthread_t tid3;分别创建：
pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun1, NULL);
pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun2, NULL);
pthread_create(&tid3, NULL, thread_fun3, NULL);然后等待：
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
pthread_join(tid3, NULL);整体结构：
主线程
│
┌──────────┼──────────┐
↓ ↓ ↓
线程1 线程2 线程3
│ │ │
└──────────┼──────────┘
↓
pthread_join
↓
结束二十七、多线程共享数据
线程和进程最大的区别之一：
同一个进程中的多个线程共享进程的地址空间。
例如：
int num = 0;多个线程都可以访问：
num
│
┌───────┼───────┐
↓ ↓ ↓
线程1 线程2 线程3这既是线程的优势，也是线程产生问题的重要原因。
二十八、线程共享哪些资源
同一进程中的线程通常共享：
代码段
全局变量
静态变量
堆
打开的文件描述符
进程地址空间但是每个线程也有自己独立的部分，例如：
线程ID
寄存器
栈
程序计数器可以简单记忆：
共享：
代码、全局变量、堆、文件
独立：
栈、寄存器、线程ID