linux系统编程：Linux系统编程多线程基础

进程

在理解线程之前，首先需要了解UNIX/Linux进程。 进程是由操作系统创建的，需要相当数量的“开销”。 进程包含有关程序资源和程序执行状态的信息，包括：它是一个在随机访问内存(RAM)中，正在执行的程序，它是资源分配的最小单位。

 

1）进程ID，进程组ID，用户ID和组ID

2）环境

3）工作目录

4）程序说明

5）寄存器

6）栈

7）堆

8）文件描述符

9）信号动作

10）共享库

11）进程间通信工具（例如消息队列，管道，信号量或共享内存）

动图封面

线程

它是程序执行的最小单位，又称为轻量级的进程，操作系统独立调度和分派到CPU的基本单位，它是进程中的一个实体，一个进程中可以包含多个线程。这些线程共享同一个进程中的资源，我们之前以进程为单位的编程模式，也叫单线程的编程模式

 

 

存在于进程中并使用进程资源

只要其父进程存在并且操作系统支持它，便拥有自己的独立控制流

仅复制需要独立计划的必要资源

可以与相对地"平等"运行的其他线程共享进程资源

如果父进程死亡-所有线程就不复存在

是“轻量级的”，因为大多数开销已经通过创建其进程来完成。

并发:在同一个核心的CPU中，同一个时刻，只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。

 

 

并行:是指在同一个时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。

 

同步:彼此有依赖关系的调用不应“同时发生”，而同步就是阻止同时发生的事情，同步机制通常是一个线程拥有可以访问系统资源的锁，意味着某个线程在某一时刻执行时占用着CPU资源和进程级别的共享对象会被"锁定"，其他线程会被抑制执行而无法获取CPU资源和进程级别共享对象访问的控制权，只有等到拥有该锁的线程的锁释放后，其他线程有机会"争夺"获得该锁才能获得CPU资源和进程的共享对象访问的控制权。

 

异步:和同步的概念是相对的，任何两个彼此独立的操作是异步的，它表明事件是独立发生的。

 

创建一个线程

首先每个线程，操作系统都会给每个线程分配一个线程ID，在Linux下，进程ID是一个pid_t类型的整数，线程ID是一个标识符类型pthread_t的整数

 

 

像pthread_self()和getpid()这些函数在安装Linux/Unix系统后原生内置的函数，通常叫系统调用(Syscall)，就是系统原生提供给C/C++程序员使用的系统函数接口，这些系统函数通常可以通过man命令能够查到它的使用方法，例如可以在/usr/include目录下查看对应的系统函数的头文件

 

vim /usr/include/bits/pthreadtypes.h

我们知道，线程ID其实就是一个long int的无符号整数

 

 

我们也可以通过man getpid和man pthread_self分别查看一下，在使用它们之前需要导入那些依赖的头文件，如果你不熟悉的系统函数，你应该经常通过man指令来查看对应的描述文档。

 

 

编程示例

我们在没有提及多线程编程模式的时，那些编写的示例代码都是单线程的程序，也就是一个进程中只有一个线程。我们下面的例子是要获取当前运行进程的ID和线程ID,该示例就是一个单线程的程序。

 

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

 

int main(void){

 

  pid_t pid=getpid();

  pthread_t tid=pthread_self();

    

  printf("当前线程ID:%lx,进程ID:%u\n",tid,pid);

  return 0;

}

在编译多线程的程序时，记得链接pthread库，即

 

gcc app.c -o app -pthread

输出

 

当前线程ID:7fedbcb524c0,进程ID:30167

小结:

进程是获取资源的最小单位，例如组成我们进程的函数栈和堆内存，注意在主流系统中每个进程中有它对应的函数栈和堆内存，而且这些堆和栈对用于它们的进程来说是私有的，其他进程无法访问。

 

线程是进程中的一个或多个实例，而线程的职责是消耗进程获得的系统资源(CPU中的寄存器，计算单元和控制单元,以及随机访问内存)，在一个进程中，只有一个线程的程序，该线程也叫主线程，主线程可以创建其他子线程