Linux处理机管理——线程教程

文章目录

• 1.线程
• • 1. 线程的特点
  • • 1）轻型实体
    • 2）独立调度和分派的基本单位。
    • 3）可并发执行。
    • 4）共享进程资源。
• 2.如何创建线程
• • pthread\_create();
  • • 参数
    • 注意事项
  • 示例

1.线程

线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。

它被包含在进 程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

在Unix System V及SunOS中也被称为轻量进程（lightweight processes），但轻量进程更多指内核线程（kernel thread），而把用户线程（user thread）称为线程。

线程是独立调度和分派的基本单位。线程可以为操作系统内核调度的内核线程，如Win32线程；由用户进程自行调度的用户线程，如Linux平台的POSIX Thread；或者由内核与用户进程，如Windows 7的线程，进行混合调度。同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源，如虚拟地址空间，文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈（call stack），自己的寄存器环境（register context），自己的线程本地存储（thread-local storage）。

一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。
在多核或多CPU，或支持Hyper-threading的CPU上使用多线程程序设计的好处是显而易见，即提高了程序的执行吞吐率。在单CPU单核的计算机上，使用多线程技术，也可以把进程中负责I/O处理、人机交互而常被阻塞的部分与密集计算的部分分开来执行，编写专门的workhorse线程执行密集计算，从而提高了程序的执行效率。

1. 线程的特点

在多线程OS中，通常是在一个进程中包括多个线程，每个线程都是作为利用CPU的基本单位，是花费最小开销的实体。线程具有以下属性。

1）轻型实体

线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。
线程的实体包括程序、数据和TCB。线程是动态概念，它的动态特性由线程控制块TCB（Thread Control Block）描述。TCB包括以下信息：
（1）线程状态。
（2）当线程不运行时，被保存的现场资源。
（3）一组执行堆栈。
（4）存放每个线程的局部变量主存区。
（5）访问同一个进程中的主存和其它资源。
用于指示被执行指令序列的程序计数器、保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈。

2）独立调度和分派的基本单位。

在多线程OS中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很“轻”，故线程的切换非常迅速且开销小（在同一进程中的）。

3）可并发执行。

在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行；同样，不同进程中的线程也能并发执行，充分利用和发挥了处理机与外围设备并行工作的能力。

4）共享进程资源。

在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间），这意味着，线程可以访问该地址空间的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量机构等。由于同一个进程内的线程共享内存和文件，所以线程之间互相通信不必调用内核。

2.如何创建线程

pthread\_create();

 pthread_create(); 

pthread\_create是类Unix操作系统（Unix、Linux、Mac OS X等）的创建线程的函数。
它的功能是创建线程（实际上就是确定调用该线程函数的入口点），在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数。

pthread\_create的返回值:
若成功，返回0；若出错，返回出错编号。

头文件 #include<pthread.h>
函数声明 int pthread_create(pthread_t *tidp,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_rtn)(void*),void *arg);
编译链接参数-lpthread
返回值
若线程创建成功，则返回0。若线程创建失败，则返回出错编号，并且thread中的内容是未定义的。

返回成功时，由tidp指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。attr参数用于指定各种不同的线程属性。新创建的线程从start\_rtn函数的地址开始运行，该函数只有一个万能指针参数arg，如果需要向start\_rtn函数传递的参数不止一个，那么需要把这些参数放到一个结构中，然后把这个结构的地址作为arg的参数传入。

linux下用C语言开发多线程程序，Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。

参数

第一个参数为指向线程标识符的指针。
第二个参数用来设置线程属性。
第三个参数是线程运行函数的起始地址。
最后一个参数是运行函数的参数。

注意事项

因为pthread并非Linux系统的默认库，而是POSIX线程库。在Linux中将其作为一个库来使用，因此加上 -lpthread（或-pthread）以显式链接该库。函数在执行错误时的错误信息将作为返回值返回，并不修改系统全局变量errno，当然也无法使用perror()打印错误信息。

示例

在终端上 ./a.out 后面需加 -lpthread

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <pthread.h> 
#include <unistd.h> 
#include <string.h> 
void printids(const char *s) 
{ 
    pid_t pid; 
    pthread_t tid; 
    pid = getpid(); 
    tid = pthread_self(); 
    printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n", s, (unsigned int) pid, (unsigned int) tid, (unsigned int) tid); 
}
void *thr_fn(void *arg) 
{ 
    printids("new thread: "); 
return NULL; 
}
int main(void) 
{ 
    int err; 
    pthread_t ntid;
     err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, NULL);
     if (err != 0)
        printf("can't create thread: %s\n", strerror(err)); 
     printids("main thread:"); pthread_join(ntid,NULL);
     return EXIT_SUCCESS; 
}