### Linux线程专题知识点
#### 一、线程概念与模型
**1. 线程概念**
- **定义**: 在一个程序里的一个执行路径称为线程（Thread）。更确切地说，线程是一个进程内部的控制序列。
- **特征**: 每个进程至少有一个执行线程。
**2. 进程与线程的区别**
- **进程**: 是资源竞争的基本单位。
- **线程**: 是程序执行的最小单位。
- **共享与独立**: 线程共享进程的数据段、代码段等资源，但也拥有自己的一些私有数据如栈、程序计数器等。
**3. 线程ID**
- 每个线程都有唯一的线程ID，用于标识线程。
- 包括但不限于：程序计数器、寄存器组、栈等。
**4. fork与创建新线程的区别**
- **fork调用**: 创建进程的新拷贝，新进程具有独立的内存空间和PID。
- **创建新线程**: 新线程共享所属进程的内存空间，但拥有独立的栈。
**5. 线程的优点**
- **成本较低**: 创建线程比创建进程的成本低。
- **切换开销小**: 线程间切换开销小于进程间切换。
- **资源占用少**: 线程相比进程占用较少的资源。
- **并行处理**: 更好地利用多处理器的并行能力。
- **I/O操作**: 可以同时等待不同的I/O操作，提高性能。
**6. 线程的缺点**
- **性能损失**: 计算密集型线程可能因缺乏并行而产生较大性能损失。
- **健壮性问题**: 编写多线程程序更复杂，容易出现竞态条件等问题。
- **访问控制不足**: 线程操作可能会影响到整个进程的状态。
- **调试困难**: 多线程程序调试难度较高。
#### 二、线程API与属性
**1. 基本API**
- **线程创建**: `pthread_create()`
- **线程结束**: `pthread_exit()`
- **线程取消**: `pthread_cancel()`
- **线程加入**: `pthread_join()`
**2. 线程属性**
- **线程优先级**: 设置线程的优先级。
- **线程调度策略**: 确定线程的调度方式。
- **线程分离性**: 决定线程是否自动释放资源。
**3. 线程客户端测试框架**
- 设计用于测试线程功能的框架，确保线程正确运行。
**4. 多线程服务器框架**
- 构建能够支持多线程并发处理请求的服务器架构。
#### 三、线程互斥与同步
**1. 基本概念**
- **互斥锁**: 控制对共享资源的访问，确保一次只有一个线程访问。
- **条件变量**: 使线程能够在满足特定条件时被唤醒。
**2. POSIX互斥锁**
- **初始化**: 使用`pthread_mutex_init()`初始化互斥锁。
- **加锁解锁**: 使用`pthread_mutex_lock()`加锁和`pthread_mutex_unlock()`解锁。
- **销毁**: 使用`pthread_mutex_destroy()`销毁互斥锁。
**3. POSIX条件变量**
- **初始化**: 使用`pthread_cond_init()`初始化条件变量。
- **等待**: 使用`pthread_cond_wait()`使线程等待。
- **信号**: 使用`pthread_cond_signal()`唤醒等待的线程。
**4. 综合案例**
- **多线程互斥案例**: 实现线程间的互斥访问。
- **线程同步案例**: 实现线程间的同步操作。
#### 四、线程调度竞争范围
**1. 进程竞争范围**
- 线程只与同进程中的其他线程竞争CPU时间。
**2. 系统竞争范围**
- 线程与系统范围内所有线程竞争CPU时间。
#### 五、线程模型
**1. N:1 用户线程模型**
- **特点**: OS内核不直接管理用户线程。
- **优点**: 上下文切换开销小。
- **缺点**: 无法利用多处理器优势；阻塞操作导致整个进程阻塞。
**2. 1:1 核心线程模型**
- **特点**: 每个用户线程对应一个内核线程。
- **优点**: 充分利用多处理器。
- **缺点**: 创建和销毁线程开销大。
**3. N:M 混合线程模型**
- **特点**: 多个用户线程映射到少量内核线程。
- **优点**: 结合了用户线程和核心线程的优点。
- **缺点**: 实现复杂。
**总结**
- 用户级线程解决了上下文切换的问题，但在多线程并行方面存在局限。
- 轻量级进程是内核支持的用户线程，结合了用户线程和内核线程的优点，提高了并行处理能力。
- 不同的线程模型适用于不同的场景需求。
