波奇学Linux：线程

本文主要是介绍波奇学Linux：线程，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！

线程的概念

进程的一个执行分支，线程执行粒度，要比进程要细

进程的一个执行分支：线程是在进程内部执行，任何执行流都要执行，都要有资源，地址空间是进程的资源窗口，线程共享进程的地址空间。

cpu只关心执行流，对于cpu进程和线程都看作执行流。

线程是操作系统调度的基本单位

进程：内核数据结构（task_struct)+代码和数据->进程是分配操作系统资源的实体（每个线程都分配一点进程的一点资源），操作以进程为单位分配资源，但是以往进程只有一个执行流。

linux没用真正意义的线程，而是用进程模拟线程：指的是用进程的内核数据结构模拟线程，如PCB来管理线程。

线程<=执行流<=进程。

Linux中的执行流，轻量级进程

虚拟地址是如何转换为物理地址

以32为例

32位地址会转换为10+10+12

页表结构

其中12位刚好对应2^2*2^10=4kb, 4KB刚好是物理内存数据交换的最小单位，因此无论怎么偏移会在一个最小的物理内存上。

二级页表不一定全部存在，但进程一定有页目录

当访问的二级页表不存在等情况，可以看成缺页中断

读取地址时，带类型就是为了能知道连续读取多少个字节

cr2寄存器：引起缺页中断的虚拟地址

线程分配资源就是本质分配地址空间范围

对代码地址划分，实现把不同的代码划分给不同的线程

线程比进程更加轻量化

a.创建和释放更加轻量化

b.切换更加轻量化

cpu含有一个硬件cache，缓存的热数据（高频访问的数据），切换线程的时候只用切换，不要改变cache内容，而进程切换需要重新缓存内容。

线程是有主次的，可以识别出不同的线程，并且可以识别出线程和进程

线程优缺点

线程缺点

因为大部分的数据共享的，一个线程出问题会影响其他线程或者整个进程。

线程独有数据和共享数据

一组寄存器：线程的上下文

栈：保证执行流不错乱

线程共享

代码示范

pthread线程库，在应用层，轻量级进程接口进行封装，为用户直接提供线程的接口

phread_create

thread:输出型参数

attr:线程属性，一般为nulltr

start_routine:函数指针线程执行的入口函数返回值为void* 参数是void*

arg：输入型参数，新线程回调线程函数的时候，需要参数，函数start_routine函数的参数

ps -aL :查看机器的轻量级的进程

LWP相当于轻量级进程的pid，当PID等于LWP，即为进程或者叫主线程

可以通过kill -9 pid/LWP 发送指令当线程被kill了，整个进程也被kill掉

#include<pthread.h>
#include<iostream>
#include<unistd.h>
using namespace std;
//可以被多个执行流调用 函数被重入
void show(const string& name)
{cout<<name<<"say#"<<"hello thread"<<endl;
}void *threadToutine(void* args)
{while(true){cout<<"new thread,pid"<<getpid()<<endl;show("[new thread]");sleep(1);}
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid,nullptr,threadToutine,nullptr);//不是系统调用while(true){cout<<"main threadd,pid: "<<getpid()<<endl;show("[new thread]");sleep(1);}
}

tid是一个很大的数字

线程的等待：当线程结束时，必须在主线程等待，否则进行僵尸态

成功返回0，失败返回-1

线程入口函数start_route 的返回值是void*，我们通过void**输出型参数获得返回值

终止线程不用exit() ，终止线程用return或者pthread_exit();

pthread_exit(void*(100));

取消进程

pthread_cancel(tid);

当线程被取消了，退出返回值激素PTHREAD_CANCELED是宏，值是（void*)-1

线程函数传递类对象

class Request
{
public:Request(int start,int end, const string& threadname):start_(start),end_(end),threadname_(threadname){}
public:int start_;int end_;string threadname_;
};
class Response
{
public:Response(int result , int exitcode):result_(result),exitcode_(exitcode){}
public:int result_;int exitcode_;
};void* sumCount(void* args)
{//把void* args强转成Request*Request*rq=static_cast<Request*>(args);Response *rsp=new Response(0,0);for(int i=rq->start_;i<rq->end_;i++){cout<<rq->threadname_<<" is runing, calling... "<<i<<endl;rsp->result_+=i;usleep(10000);}delete rq;return rsp;
}
int main()
{pthread_t tid;//rq是线程指针Request *rq=new Request(1,100,"thread one");pthread_create(&tid,nullptr,sumCount,rq);void*ret;pthread_join(tid,&ret);// void* ret强转成Response*Response *rsp=static_cast<Response*>(ret);cout<<"rsp->result :"<<rsp->result_<<", exitcode: "<< rsp->exitcode_<<endl;return 0;
}

C++的原生数据库

void threadrun()
{while(true){cout<<"I am thread for C++"<<endl;sleep(1);}
}
int main()
{thread t1(threadrun);t1.join();return 0;
}

线程pid

被线程库封装，创建线程函数的底层

在底层os把线程看成执行流，和进程无异。为了方便用户管理和组织线程，在用户级别有线程控制块，相当于PCB的一种，只不过是在用户层的，PCB是在内核中

std::string toHex(pthread_t tid)
{char hex[64];snprintf(hex,sizeof(hex),"%p",tid);return hex;
}
void* threadRoutine(void* args)
{while(true){cout<<"thread id: "<<toHex(pthread_self())<<endl;sleep(1);}
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,(void*)"thread 1");cout<<"main thread create thead done"<<endl;pthread_join(tid,nullptr);return 0;
}

进程地址空间