理解线程 ID 和 LWP

2024-08-24 03:28
文章标签 线程 理解 id lwp

本文主要是介绍理解线程 ID 和 LWP,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

序言

 在不同的系统中,为了更好地管理用户可能会采取不同的编号。比如在学校的教务系统中,管理学生使用的是学号;但是在住宿系统中,为了更加方便的获取一个学生的寝室信息,可能会采取结合你是哪一栋,哪一层,哪一间,哪一个铺位号的信息来作为新的的编号。
 有很多在我们计算机系统体系的设定,其实利用生活的道理都能非常直观的解释。本篇文章的内容需要一些线程的前置知识,可以点击此处查看哦 点击跳转👈 。


1. 引出问题

 在 Linux 系统中,我们可以通过指令 ps -a 来查看当前用户下的启动程序的进程的 PID,同时我们在代码中使用函数 getpid() 函数也可以获取当前进程的 PID,举个栗子:

1 Test.cc                                                                                           X 1 #include <iostream>2 #include <unistd.h>3 4 // 一段非常简单的程序5 // 每隔两秒打印当前进程的PID6 7 int main()8 {9     while(true)10     {11         std::cout << "Hello, my pid is " << getpid() << "." << std::endl;12         sleep(2);13     }14 15     return 0;16 }

启动这个程序之后,我们再使用该指令来获取当前进程的信息:
在这里插入图片描述
可以很明显的看到,两者的 PID 是一样的。

 现在,我们来回忆一下线程的部分知识点:

  • 线程是进程中的一个实体,是 CPU 调度和分派的基本单位,它是 进程中的实际运作单位
  • Linux 系统上,并不存在真正意义上的线程‌,他的线程是通过 模拟进程来实现的,被称为 轻量级进程(LWP)

我们可以通过指令 ps -aL 查看当前用户下的线程消息,运行上段程序:

在这里插入图片描述
可以看到,当前程序我们并没有显示的创建副线程,但是还是存在相应线程信息,说明一个进程默认是有一个线程的(称为 主线程)。

 我们对上段程序进行一点改造,创建一个副线程执行其他任务:

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>void *thread_Func(void *arg)
{while(true){std::cout << "Hello, I am pthread_1, my tid is " << pthread_self() << "." << std::endl;sleep(2);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid = 0;pthread_create(&tid, nullptr, thread_Func, nullptr);while(true){std::cout << "Hello, I am main pthread, my tid is " << pthread_self() << "." << std::endl;sleep(2);}pthread_join(tid, nullptr);return 0;
}

创建了一个父线程和主线程分别执行任务,现在再使用指令 ps -aL
在这里插入图片描述
通过打印出的结果,我们可以得出一下信息:

  • 主线程的 LWP 和该进程的 PID 是相同的
  • 一个进程包含的线程的 LWP 是连续的
  • 线程的 LWPTID 并不相同

 前面铺垫了这么多内容,终于是引出了疑问,我们进程使用指令和函数得出的 PID 是一个值,为什么线程的 LWP 和通过函数 pthread_self() 函数得出的值不一样呢?


2. 底层设计

2.1 LWP

LWP 轻量级进程 是在 Linux 系统下设计线程的方式,线程和进程一样也是需要管理的,所以为了更好地管理所有线程,系统存在一个结构体存储线程地相关信息,而 LWP 对应的值就是该线程对应结构体唯一的标识符。

2.2 TID

 那 TID 又代表什么呢?TID 代表一个地址!
 首先我们需要了解,Linux 的线程又叫做 轻量级进程,所以所维护的线程信息都是针对进程的角度,所以光靠这些信息是不够维护一个线程的。
 但是大家不要忘记我们使用了一个库 POSIX 线程库,该库除了为我们提供相关的线程使用方法,还帮我们维护线程所特有的属性(线程栈,线程局部存储等等)。
 现在深入内容之前,我们有必要简单回顾一下加载动态库到进程地址空间:

  1. 当程序使用到一个动态库时,会先查看他是否已经被加载到内存中了,如果没有,则先会加载到内存中
  2. 其次,会将该库映射到进程地址空间的共享区上,通过页表建立虚拟地址和物理地址的映射关系
  3. 最后,我们就可以调用共享库的函数了

当我们使用库函数 pthread_create() 创建一个线程时:
在这里插入图片描述
会在该库所在的区域为我们申请一个内存块,该块中存放对应线程的信息数据,该函数不是有一个返回型参数 tid 吗,该参数就是 线程对应内存块的地址!所以,我们可以使用该 TID 来控制对应线程!


3. 解决问题

 所以,通过基本了解了底层的情况,现在我们在来回答这个问题,LWP 是线程在内核中的结构,他被视为一个轻量级进程;TID 是线程在库中的结构,他包含线程所特有的数据和属性。


4. 总结

 在这篇文章中介绍了线程 IDLWP,以及造成不同的原因,以及底层细节,希望大家有所收获。

这篇关于理解线程 ID 和 LWP的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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