011 Linux_线程概念与创建

前言

本文将会向你介绍线程的概念，以及线程是怎么被创建的

线程概念

一、进程是承担系统资源的基本实体，线程是cpu调度的基本单位

首先，地址空间在逻辑上相当于进程的资源窗口，每个进程都有这样一个资源窗口。通过地址空间+页表获取自身的代码和数据
在这里插入图片描述

那么有没有可能创建一个“进程”只需要创建一个pcb进程控制块即可？（以前创建进程，需要创建地址空间，页表，建立映射关系等等）

只需要创建一个pcb和父进程指向同一个地址空间的起始位置注定了每一个“进程”看到的是同一个资源窗口（包括主进程，再创建几个进程，每个pcb都指向同一个地址空间，这意味着每个进程都能看到同一份“资源”），把代码拆成几个部分，把该共享的共享，不该共享的每个“进程”各一份，每个"进程"只会执行一部分代码

在这里插入图片描述
其实后续创建的每一个“进程”就是linux给出的线程的概念

每一个执行流占一份，每个执行流只需要占页表的一部分，就可以看到每一个区域不同的资源块
创建线程的量级明显比创建进程的要低，创建进程要从0创建，pcb地址空间构建各种映射关系，页表，加载代码和数据，动态库也要加载，初始化各种代码和数据等等
创建线程只需要创建个pcb，并没有过多的资源申请，线程是参与资源分配的

LInux中线程的实现方案

操作系统只给线程是什么，特征是什么
具体一款os，无论底层怎么实现，只要符合给出的线程概念，就是线程，在教材里只给出线程的特征，但并不给出怎么实现线程，需要各个平台去实现符合概念的线程
（就好比不管你读的哪个大学，读的清华，还是北大，都是大学生）

综上所述：

1.线程创建更简单，
2.线程在进程的地址空间中运行（在进程内部中运行）主进程创建时，申请地址空间，页表等等资源等到后续再创建线程时，就只需要创建一个pcb即可指向同一个地址空间，分配其中的资源，因此线程在进程的地址空间中运行

想必第一点你已经理解了，线程的创建更加地简单
那么第二点该如何理解呢？
从前的进程：内部只有一个执行流（红色框内的表示进程）
在这里插入图片描述

现在的进程（进程=内核数据结构+代码和数据）：内部有多个执行流（整个红色框内表示一个进程）
其中第一个线程表示的是主线程
因此回到开头，进程（整个红色框所包含的）是承担系统资源的基本实体，而线程（一个个task_struct）是cpu调度的基本单位
在这里插入图片描述
往后cpu看到一个pcb就执行该pcb的方法，方法只需要能在地址空间上被分配资源，cpu就执行进程代码的一部分，访问进程数据的一部分
因此真实在cpu上真实跑的执行流（轻量级进程—线程）就比传统进程的量级要低一些

线程的创建

功能：创建一个新的线程
原型 int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void * (start_routine)(void), void *arg);
参数：
thread:返回线程ID attr:设置线程的属性
attr为NULL表示使用默认属性
start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数
arg:传给线程启动函数的参数返回值：成功返回0；失败返回错误码

绝大多数函数的名字以“pthread_”打头的函数
要使用这些函数库，要通过引入头文件<pthread.h> 链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
int gcnt = 100;
//新线程
void *ThreadRoutine(void *arg)
{
    const char *threadname = (const char *)arg;
    while(true)
    {
        std::cout<<"I am a new thread:" << threadname << ",pid: "<< getpid() << "gcnt:" << gcnt << "," << &gcnt << std::endl;
        gcnt--;
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid1;  //实际上pthread_t就是无符号长整形
    //创建线程1
    pthread_create(&tid1, NULL, ThreadRoutine, (void*)"thread 1");
    sleep(2);

    //主线程
    while(true)
    {
        std::cout << "I am main thread" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

通过

ps -aL 命令来查看线程id

在这里插入图片描述
现象：打印的pid是一样的，说明两个线程是属于同一个进程里的线程，因此获取的pid相同（理解：可以看看前文讲的现在的进程是怎样的）
LWP是用来区分线程的，全名是LIGHT WEIGHT PROCESSES轻量级进程（也就是线程）
在第一行中PID与LWP相同的就是主线程

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
int gcnt = 100;
void *ThreadRoutine(void *arg)
{
    const char *threadname = (const char *)arg;
    while(true)
    {
        std::cout<<"I am a new thread:" << threadname << ",pid: "<< getpid() << "gcnt:" << gcnt << "," << &gcnt << std::endl;
        gcnt--;
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid1;  //实际上pthread_t就是无符号长整形
    //创建线程1
    pthread_create(&tid1, NULL, ThreadRoutine, (void*)"thread 1");
    sleep(2);
    pthread_t tid2;
    //创建线程2
    pthread_create(&tid2, NULL, ThreadRoutine, (void*)"thread 2");
    sleep(2);
    pthread_t tid3;
    //创建线程3
    pthread_create(&tid3, NULL, ThreadRoutine, (void*)"thread 3");
    sleep(2);
    //主线程
    while(true)
    {
        std::cout << "I am main thread" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}