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  • 线程概念及多线程控制

    多线程:
        多进程:可以同时处理数据(并发/并行)
        多线程:可以同时处理数据(并发/并行)
            
        线程概念:
            多进程任务处理(使用的是多个虚拟地址空间):将多个任务分解为多个程序(分解到多个进程中完成)。
            多线程任务处理:多个pcb 共用同一个虚拟地址空间,同时完成一个代码段中多个不同模块的功能。
            
            进程的理解:只有一个线程的进程
            线程的理解:
                1.在传统操作系统中进程就是一个运行中程序中的描述信息 ——>pcb,控制程序的运行
                2.linux中并没有为线程设计一个tcb 来控制线程的运行
                3.在linux下线程以进程pcb 实现,也就是说,在Linux下pcb 实际是一个线程。
                    (因此linux下线程:也叫轻量级进程)
                    (linux下进程:实际是一个线程组——包含一个/多个线程)
                
            因为cpu 调度程序运行是调度pcb ,因此线程时cpu 调度的基本单位
            因为一个程序运行起来会分配大量资源给线程组,因此进程是资源分配的基本单位
            
            vfork 因为创建的子进程与父进程共用通过一个虚拟地址空间,因此不能同时运行
            而为什么多线程不会出现这个问题?
                同一个进程的线程之间独有的数据:
                    1.栈
                    2.寄存器(cpu 上的硬件)
                    3.errno (错误编号)
                    4.信号屏蔽字(信号阻塞集合)
                    5.线程id(线程标识符)
                    
                同一个进程的线程之间共享的数据:
                    1.数据段,代码段
                    2.文件描述符表
                    3.信号的处理方式
                    4.工作路径
                    5.用户id ,组id
                    
            多线程与多进程都可以并发完成任务哪一个更好?(分析优缺点,视使用场景而定)
                多线程的优点:共享同一个虚拟地址空间
                    1.线程间的通讯更加方便
                    2.线程的创建销毁成本更低
                    3.同一个进程间的线程调度成本更低
                    4.执行力度更加细致
                    
                多线程的缺点:
                    1.缺乏访问控制,健壮性低:一些系统调用或异常,针对整个进程产生效果
                    
            共同优点:都可以并发/并行处理任务,提高处理效果
                    
            cpu 密集程序:程序中都是大量的运算操作
            
            io 密集程序:程序中都是大量的io 操作
            
            共同缺点:对临界资源操作需要考虑更多,编码更加复杂
     
            多进程的使用场景:
                对主进程安全都要度特别高——shell(多进程的使用要比多线程安全)
                
     
        线程控制:
            线程创建:
                线程控制接口:因为操作系统并没有提供直接创建一个线程的接口,就封装了一套线程接口。因此有人称
                创建的线程是一个用户态线程,在内核中对应有一个轻量级进程调度程序运行
            
                int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_sttr_t *attr,
                    void *(*start_routine)(void *), void *arg);
                    
                    thread:输出型参数,用于获取新创建的线程id
                    attr:线程属性通常置空
                    start_routine:线程入口函数
                    arg:传递给线程的参数
                    返回值:成功返回0;失败返回:错误编号(errno)
                
                每一个线程都有一个pcb-task——struct 都有一个pid,但是用户使用ps -ef命令查看进程的时候只有一个进程,
                也只有一个进程pid
                
                查看信息:ps -eflL | head -n 1 && ps -eflL | grep create
                
                LWP:task_struct -> pid
                PID:task_struct -> tgid(线程组id)    默认==线程组中主线程pid==进程id             
                tid:首地址(共享区中线程地址空间的首地址)
                
            线程终止:
                线程入口函数中 return, 如果在main 函数中 return 则退出整个进程
                
                void pthread_exit(void* retval) :退出调用线程 retval 一般为NULL(谁调用谁退出)
                线程退出也会形成僵尸进程,因为线程退出也要保存自己的退出返回值
                线程退出,也会保存退出返回值,而成为僵尸进程
                主线程退出,进程并不会退出。
                
                取消指定的线程:(被动推出)
                int pthread_cancel(pthread_t thread)
                thread —>
                
                课后调研:
                能不能取消自己?
                如果一个线程取消则返回值是多少?
                
            线程等待:获取指定退出线程的返回值,并且允许操作系统回收线程资源
                一个线程启动后默认右一个属性是线程处于joinable状态
                *处于joinable状态的线程,退出后,不会自动释放资源,需要被其他线程等待
                
                int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
                功能:等待线程退出,获取返回值,回收线程资源
                前提:这个等待的线程必须处于joinable状态
                pthread-> 指定的线程id
                retval-> 获取线程的退出返回值
                返回值
                    成功:0  失败:错误编号(errno)
                
            
            线程分离:(设置线程的属性从 joinable 变成 detach 属性)
                功能:分离一个线程,线程退出后系统将自动回收资源,被分离的线程无法被等待,若是非要pthread_join则会报错返回
                
                int pthread_detach(pthread_t thread);->可以在任意位置调用
                thread:要被分离的线程id
                
                注意:线程被分离的前提是用户不关心线程的退出返回值
                *处于detach状态的线程退出后自动回收资源,不需要被等待
                
                *线程默认的属性是joinable
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