linux系统编程之线程.zip

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线程概念 什么是线程 LWP:light weight process 轻量级的进程,本质仍是进程(在Linux环境下) 进程:独立地址空间,拥有PCB 线程:也有PCB,但没有独立的地址空间(共享) 区别:在于是否共享地址空间。 独居(进程);合租(线程)。 Linux下: 线程:最小的执行单位 进程:最小分配资源单位,可看成是只有一个线程的进程。 Linux内核线程实现原理 类Unix系统中,早期是没有“线程”概念的,80年代才引入,借助进程机制实现出了线程的概念。因此在这类系统中,进程和线程关系密切。 1. 轻量级进程(light-weight process),也有PCB,创建线程使用的底层函数和进程一样,都是clone 2. 从内核里看进程和线程是一样的,都有各自不同的PCB,但是PCB中指向内存资源的三级页表是相同的 3. 进程可以蜕变成线程 4. 线程可看做寄存器和栈的集合 5. 在linux下,线程最是小的执行单位;进程是最小的分配资源单位 察看LWP号:ps –Lf pid 查看指定线程的lwp号。 三级映射:进程PCB --> 页目录(可看成数组,首地址位于PCB中) --> 页表 --> 物理页面 --> 内存单元 参考:《Linux内核源代码情景分析》 ----毛德操 对于进程来说,相同的地址(同一个虚拟地址)在不同的进程中,反复使用而不冲突。原因是他们虽虚拟址一样,但,页目录、页表、物理页面各不相同。相同的虚拟址,映射到不同的物理页面内存单元,最终访问不同的物理页面。 但!线程不同!两个线程具有各自独立的PCB,但共享同一个页目录,也就共享同一个页表和物理页面。所以两个PCB共享一个地址空间。 实际上,无论是创建进程的fork,还是创建线程的pthread_create,底层实现都是调用同一个内核函数clone。 如果复制对方的地址空间,那么就产出一个“进程”;如果共享对方的地址空间,就产生一个“线程”。 因此:Linux内核是不区分进程和线程的。只在用户层面上进行区分。所以,线程所有操作函数 pthread_* 是库函数,而非系统调用。 线程共享资源 1.文件描述符表 2.每种信号的处理方式 3.当前工作目录 4.用户ID和组ID 5.内存地址空间 (.text/.data/.bss/heap/共享库) 线程非共享资源 1.线程id 2.处理器现场和栈指针(内核栈) 3.独立的栈空间(用户空间栈) 4.errno变量 5.信号屏蔽字 6.调度优先级 线程优、缺点 优点: 1. 提高程序并发性 2. 开销小 3. 数据通信、共享数据方便 缺点: 1. 库函数,不稳定 2. 调试、编写困难、gdb不支持 3. 对信号支持不好 优点相对突出,缺点均不是硬伤。Linux下由于实现方法导致进程、线程差别不是很大。 线程控制原语 pthread_self函数 获取线程ID。其作用对应进程中 getpid() 函数。 pthread_t pthread_self(void); 返回值:成功:0; 失败:无! 线程ID:pthread_t类型,本质:在Linux下为无符号整数(%lu),其他系统中可能是结构体实现 线程ID是进程内部,识别标志。(两个进程间,线程ID允许相同) 注意:不应使用全局变量 pthread_t tid,在子线程中通过pthread_create传出参数来获取线程ID,而应使用pthread_self。 pthread_create函数 创建一个新线程。 其作用,对应进程中fork() 函数。 int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg); 返回值:成功:0; 失败:错误号 -----Linux环境下,所有线程特点,失败均直接返回错误号。 参数: pthread_t:当前Linux中可理解为:typedef unsigned long int pthread_t; 参数1:传出参数,保存系统为我们分配好的线程ID 参数2:通常传NULL,表示使用线程默认属性。若想使用具体属性也可以修改该参数。 参数3:函数指针,指向线程主函数(线程体),该函数运行结束,则线程结束。 参数4:线程主函数执行期间所使用的参数。 在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后,当前线程从pthread_create()返回继续往下执行,而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决定。star

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