干貨！一文看懂Linux多線程編程

1、線程與多線程的定義

線程存在于進程當(dāng)中，是操作系統(tǒng)調(diào)度執(zhí)行的最小單位。說通俗點線程就是干活，多線程也就是同時可以干不同的活而且還不會互相打擾，線程并沒有自己的獨立空間。

2、進程與線程的區(qū)別與聯(lián)系

如果說進程是一個資源管家，負責(zé)從主人那里要資源的話，那么線程就是干活的苦力。一個管家必須完成一項工作，就需要最少一個苦力，也就是說，一個進程最少包含一個線程，也可以包含多個線程?？嗔σ苫睿托枰劳杏诠芗?，所以說一個線程，必須屬于某一個進程。進程有自己的地址空間，線程使用進程的地址空間，也就是說，進程里的資源，線程都是有權(quán)訪問的，比如說堆啊，棧啊，靜態(tài)存儲區(qū)什么的。

線程就是個無產(chǎn)階級，但無產(chǎn)階級干活，總得有自己的勞動工具吧，這個勞動工具就是棧，線程有自己的棧，這個棧仍然是使用進程的地址空間，只是這塊空間被線程標(biāo)記為了棧。每個線程都會有自己私有的棧，這個棧是不可以被其他線程所訪問的。

從上面我們知道了進程和線程區(qū)別，使用多線程首先是要和進程相對比，它是一種非常便捷的多任務(wù)操作方式；我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動一個新的進程必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式。而運行于一個進程中的多個線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動一個線程所花費的空間遠遠小于啟動一個進程所花費的空間，而且，線程間彼此切換所需的時間也遠遠小于進程間切換所需要的時間。據(jù)統(tǒng)計，總的說來，一個進程的開銷大約是一個線程開銷的30倍左右，當(dāng)然，在具體的系統(tǒng)上，這個數(shù)據(jù)可能會有較大的區(qū)別。對不同進程來說，它們具有獨立的數(shù)據(jù)空間，要進行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。線程則不然，由于同一進程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當(dāng)然，數(shù)據(jù)的共享也帶來其他一些問題，有的變量不能同時被兩個線程所修改，有的子程序中聲明為static的數(shù)據(jù)更有可能給多線程程序帶來災(zāi)難性的打擊，這些正是編寫多線程程序時最需要注意的地方。

線程操作相關(guān)的函數(shù)：

2.1、線程創(chuàng)建函數(shù)

int?pthread_create(pthread_t?*tid,?const?pthread_attr_t?*attr,?void?*(*func)?(void?*),?void?*arg);

參數(shù)說明：

pthread_create用于創(chuàng)建一個線程，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。

pthread_t?tid：線程id的類型為pthread_t，通常為無符號整型，當(dāng)調(diào)用pthread_create成功時，通過tid指針返回。

const pthread_attr_t *attr：指定創(chuàng)建線程的屬性，如線程優(yōu)先級、初始棧大小、是否為守護進程等?？梢允褂肗ULL來使用默認(rèn)值，通常情況下我們都是使用默認(rèn)值。

void *(*func) (void *)：函數(shù)指針func，指定當(dāng)新的線程創(chuàng)建之后，將執(zhí)行的函數(shù)。

void *arg：線程將執(zhí)行的函數(shù)的參數(shù)。如果想傳遞多個參數(shù)，請將它們封裝在一個結(jié)構(gòu)體中。

2.2、線程等待的函數(shù)

int pthread_join (pthread_t tid, void ** status)；

參數(shù)說明：

pthread_join用于等待某個線程退出，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。

pthread_t tid：指定要等待的線程ID。

void ** status：如果不為NULL，那么線程的返回值存儲在status指向的空間中（這就是為什么status是二級指針的原因！這種參數(shù)也稱為“值-結(jié)果”參數(shù)）。

2.3、獲得線程自身的ID的函數(shù)

pthread_t?pthread_self?(void);

pthread_self用于返回當(dāng)前線程的ID。

2.4、線程分離的函數(shù)

int?pthread_detach?(pthread_t?tid);

pthread_detach用于指定線程變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，就像進程脫離終端而變?yōu)楹笈_進程類似。成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。變?yōu)榉蛛x狀態(tài)的線程，如果線程退出，它的所有資源將全部釋放。而如果不是分離狀態(tài)，線程必須保留它的線程ID，退出狀態(tài)直到其它線程對它調(diào)用了pthread_join。

2.5、退出線程(終止線程)的函數(shù)

void?pthread_exit?(void?*status);

pthread_exit用于終止線程，可以指定返回值，以便其他線程通過pthread_join函數(shù)獲取該線程的返回值。

參數(shù)說明：

void *status：指針線程終止的返回值。

Linux內(nèi)核只提供了輕量進程的支持，限制了更高效的線程模型的實現(xiàn)，但Linux著重優(yōu)化了進程的調(diào)度開銷，一定程度上彌補了這一缺陷。目前最為流行的線程機制LinuxThreads所采用的就是線程-進程“一對一”模型，調(diào)度交給核心，而在用戶級實現(xiàn)一個包括信號處理在內(nèi)的線程管理機制。

線程編程實例：pthread.c

#include?
#include?
#include?
#include?
#include?

void?*thread_1(void?*arg)
{
???printf("thread?one\n");
}
void?*thread_2(void?*arg)
{
???printf("thread?two\n");
}

int?main()
{
????int?ret?=?0;
????pthread_t?pid?=?0;
????pthread_t?pid1?=?0;
????//創(chuàng)建線程1
????ret?=?pthread_create(&pid,?NULL,?thread_1,?NULL);
????if(ret?????{
??????perror("pthread_create");
??????exit(EXIT_FAILURE);
????}
????//創(chuàng)建線程2
????ret?=?pthread_create(&pid1,?NULL,?thread_2,?NULL);
????if(ret?????{
??????perror("pthread_create");
??????exit(EXIT_FAILURE);
????}
????//等待線程退出
????pthread_join(pid,?NULL);
????pthread_join(pid1,?NULL);
????return?0;
}

注意，在gcc中，默認(rèn)是不包含線程相關(guān)的庫的，所以在編譯這個程序操作如下是會產(chǎn)生錯誤的，如下圖所示: