多线程：概念、线程控制（创建、终止、等待、分离），线程安全（问题&实现），应用（生产者与消费者模型，线程池，单例模式）

（重要，因为多线程在实际工作使用较多，所以面试问的多）

1.概念

--线程是进程中的一个执行流程

线程是cpu进行执行调度的基本单元（调度一段代码的执行是通过线程完成的）

--进程是系统进行资源分配的基本单元

Linux下一个进程中是可以存在多个pcb的，一个pcb就是一个执行流程

一个进程中有多个pcb，和多个进程中有多个执行流程使用中有什么区别？

例子：零件加工厂，进行零件加工

多进程：如果有很多的零件加工，就相当于多开几个工厂，多个厂子可以同时加工零件

多线程：如果有很多的零件加工，就在一个 厂子里面，多开几条生产线。

哪个更好？

多进程---多建厂子：资源消耗大，更稳定，健壮

多线程--多开生产线：资源消耗小，健壮性不如多进程

线程到底是什么

线程是cpu调度执行的基本单元，而linux下pcb是程序运行过程的描述，因此linux下的线程通过pcb实现的，学了线程就知道一个进程有多个pcb的。（其他系统下进程有进程的描述，线程有线程的描述 ）

因此有些人说linux下没有真正的线程，因为linux下的线程是一个pcb，被称为轻量级进程-LWP

多进程：占用资源多，但是健壮稳定

多线程：占用资源少，但是健壮性低，写代码需要小心

进程与线程的区别

进程是系统进行资源分配的基本单元（每运行一个程序，操作系统就要分配一次程序运行所需的资源）

线程是cpu进行执行调度的基本单元，在linux下是通过pcb实现的，一个进程中可以有多个pcb，被称作轻量级进程 LWP

多线程和多进程在多任务中处理中的优缺点：

多进程：健壮，稳定

多线程：

1.共享了虚拟地址空间，因此线程间通信更加灵活（包括进程间通信在内，还有全局变量，函数传参）

2.创建和销毁成本更低（线程之间很多资源都是共享的，创建一个线程不需要分配太多资源）

3.同进程的线程间调度成本更低（CPU上加载的块表信息，页表指针...不需要替换）

适用场景

对于程序的安全性要求大于性能和资源要求，使用多进程（比如shell）；其他使用多线程

多个线程在同一进程中同时运行为什么不会混乱？

1. 其实每个线程调度执行的就是一个函数

vfork--创建子进程，父子进程公用同一个虚拟地址空间，为了避免出现运行混乱，因此父进程阻塞直到子进程程序替换或者退出

2. 多线程关于栈执行出现混乱的解决方案：把所有可能混乱的地方，给每个线程都单独整一份

线程之间的独有信息：标识符、栈、上下文数据、信号屏蔽字

给一个进程发送一个信号，进程中有多个线程（pcb），谁处理这个信号？--谁有时间谁就去（谁拿到时间片正在运行就是谁）

线程之间的共享信息：虚拟地址空间、文件描述符、信号处理方式、工作路径、用户ID、组ID

2.多任务处理

在多任务处理中，使用多执行流完成的优点：更加充分利用计算机资源，提高任务处理效率

那么在多任务处理中启动多少执行流比较合适呢？

执行流不是越多越好：因为执行流越多，cpu切换调度越频繁，执行流太多，返回会造成切换调度消耗大部分资源,启动多少执行流没什么固定数量，压力测试即可，不同程序对CPU要求不一样。

在任务处理中，程序分为两种程序：

1. cpu密集型程序：一段数据中几乎都是数据的运算（对CPU使用率高）

2. IO密集型程序：一段程序中大部分都是IO操作（大部分时间都是进行IO操作或者等待，对CPU使用率不高）

3.线程控制

主要为线程操作接口（创建、终止、等待、分离）

liunx下线程操作接口都是库函数，因为linux操作系统并没有直接向上层提供线程的系统掉用接口，直接基于系统的调用接口封装实现线程的相关接口。

线程库

与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”打头的

要使用这些函数库，要通过引入头文<pthread.h>

链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项

创建

int pthread_create(pthread_t *tid, pthread_attr_t *attr, void *(routine)(void*), void *arg);

tid:传入一个pthread_t类型变量的空间地址。用于接收线程ID--线程的操作句柄

attr:设置线程的属性，大部分属性都不用管；后面会有一个分离属性使用单独接口进行设置，attr为NULL表示使用默认属性

routine:是个函数指针，传入线程入口函数的地址，这个线程调度运行的就是这个函数

arg:给线程启动函数routine传入的参数

功能-----创建一个线程，指定这个线程要运行的函数routine，并给这个函数传入一个数据arg

返回值：成功返回0；失败返回错误码（非0）

注意：线程被创建出来后，谁先运行不一定 ，取决于操作系统的调度

线程只是一个执行流，说白了就是一个机器人，他做什么，什么时候 做，都是程序员来指定的

函数是一段功能的集合

线程是个执行流，线程是调度一个函数运行的

线程信息的查看

ps-L 选项进行查看（查看到其实是轻量级进程信息）

在多线程程序中，一个进程里面有多个pcb，当ps查看进程信息的时候应该显示谁的？

一个进程运行起来，默认会创建一个线程（pcb），这个线程有自己的pid

如果下边通过pthread_create创建一个线程（pcb），这个线程也有自己的pid，真正使用p查看进程信息的时候查看的是主线程pcb对应的信息

终止

线程终止：如何退出一个线程的运行

线程其实调度运行的是创建时所传入的入口函数，因此其实线程入口函数运行完了，线程就退出了

1. 在线程入口函数中return；

注意：main中return退出的不仅是主线程，而是整个进程

2. 在任意位置调用接口： void *pthread_exit(void *retval);

retval：用于设置线程的退出返回值

(上面两种方式都是主动退出，谁调用，谁退出)

3. 在任意位置调用接口： int pthread_cancel(pthread_t tid);

注意：这个接口用来取消指定线程运行的，给谁tid，推出谁

一个线程如果是被取消的，则他的返回值就不是一个正经的返回值 了

等待

1. 主线程退出，其实不影响其他线程的运行（不多见）

所有的线程退出了，则进程退出释放所有资源；（所有生产线停了，厂子没必要存在）

进程退出了，会先退出所有的线程；（一个厂子塌了，所有生产线也都坏了）

2. 其实一个线程退出了，资源也并没有完全释放（因为要保存返回值）

僵尸进程：子进程退出了，为了获取退出码，因此没有直接释放资源，等待父进程处理

等待：等待指定的线程退出，获取退出线程的返回值，回收退出线程的所有资源

线程之间传递数据要尤其注意数据的生命周期

如果一个线程是被取消的，则获取的返回值是PTHREAD_CANCELED 本质是个 （void*）-1

分离

在线程属性中，有一个分离属性，默认值是joinable，表示线程退出后，不会自动释放资源，需要被其他线程等待。

但是我们并不关心一个线程的返回值，也不想等待他的退出，则这时候将这个分离属性设置为detach状态；

detach状态，表示线程退出后，自动释放所有资源，不需要被等待（资源是自动释放的，因此也不能被等待--等待会出错）

接口： int pthread_detach(pthread_t tid);//设置指定线程的分离属性为detach