進程

在理解線程之前，首先需要了解UNIX/Linux進程。 進程是由操作系統(tǒng)創(chuàng)建的，需要相當(dāng)數(shù)量的“開銷”。 進程包含有關(guān)程序資源和程序執(zhí)行狀態(tài)的信息，包括：它是一個在隨機訪問內(nèi)存(RAM)中，正在執(zhí)行的程序，它是資源分配的最小單位。

• 1）進程ID，進程組ID，用戶ID和組ID
• 2）環(huán)境
• 3）工作目錄
• 4）程序說明
• 5）寄存器
• 6）棧
• 7）堆
• 8）文件描述符
• 9）信號動作
• 10）共享庫
• 11）進程間通信工具（例如消息隊列，管道，信號量或共享內(nèi)存）

線程

它是程序執(zhí)行的最小單位，又稱為輕量級的進程，操作系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派到CPU的基本單位，它是進程中的一個實體，一個進程中可以包含多個線程。這些線程共享同一個進程中的資源，我們之前以進程為單位的編程模式，也叫單線程的編程模式

• 存在于進程中并使用進程資源
• 只要其父進程存在并且操作系統(tǒng)支持它，便擁有自己的獨立控制流
• 僅復(fù)制需要獨立計劃的必要資源
• 可以與相對地"平等"運行的其他線程共享進程資源
• 如果父進程死亡-所有線程就不復(fù)存在
• 是“輕量級的”，因為大多數(shù)開銷已經(jīng)通過創(chuàng)建其進程來完成。

并發(fā):在同一個核心的CPU中，同一個時刻，只能有一條指令執(zhí)行，但多個進程指令被快速輪換執(zhí)行，使得在宏觀上具有多個進程同時執(zhí)行的效果。

并行:是指在同一個時刻，有多條指令在多個處理器上同時執(zhí)行。

同步:彼此有依賴關(guān)系的調(diào)用不應(yīng)“同時發(fā)生”，而同步就是阻止同時發(fā)生的事情，同步機制通常是一個線程擁有可以訪問系統(tǒng)資源的鎖，意味著某個線程在某一時刻執(zhí)行時占用著CPU資源和進程級別的共享對象會被"鎖定"，其他線程會被抑制執(zhí)行而無法獲取CPU資源和進程級別共享對象訪問的控制權(quán)，只有等到擁有該鎖的線程的鎖釋放后，其他線程有機會"爭奪"獲得該鎖才能獲得CPU資源和進程的共享對象訪問的控制權(quán)。

異步:和同步的概念是相對的，任何兩個彼此獨立的操作是異步的，它表明事件是獨立發(fā)生的。

題外話

還記得我經(jīng)常說CPython更新到3.9版本為止，實質(zhì)上仍然是一個單線程的語言，它壓根就不存在線程并發(fā)，任何說CPython是一個線程并發(fā)的話語都是自欺欺人的。就因為全局解釋器鎖（GIL），因為CPython的內(nèi)存垃圾回收機制中，所有PyObject對象內(nèi)部都有一個引用計數(shù)器，在不存在GIL的多線程運行情況下，運行中的相關(guān)PyObject對象的引用計數(shù)器的值存在被某一個或多個線程篡改，從而導(dǎo)致內(nèi)存回收機制無法正常執(zhí)行的風(fēng)險，因此CPython只能通過GIL來束縛某個時刻多個獨立線程運行的情況出現(xiàn)。次要原因要追溯CPython內(nèi)存垃圾回收的單一化實現(xiàn)，而從目前CPython的源代碼看來，除了將基礎(chǔ)的內(nèi)核代碼推倒重來并加入更多的內(nèi)存垃圾回收的算法現(xiàn)實，不然未來不太可能移除GIL。因此為了擺脫GIL，后來陸續(xù)出現(xiàn)了PyPy、Cython、Jython、Number和IronPython這些不同的實現(xiàn)。

創(chuàng)建一個線程

首先每個線程，操作系統(tǒng)都會給每個線程分配一個線程ID，在Linux下，進程ID是一個pid_t類型的整數(shù)，線程ID是一個標(biāo)識符類型pthread_t的整數(shù)

像pthread_self()和getpid()這些函數(shù)在安裝Linux/Unix系統(tǒng)后原生內(nèi)置的函數(shù)，通常叫系統(tǒng)調(diào)用(Syscall)，就是系統(tǒng)原生提供給C/C++程序員使用的系統(tǒng)函數(shù)接口，這些系統(tǒng)函數(shù)通常可以通過man命令能夠查到它的使用方法，例如可以在/usr/include目錄下查看對應(yīng)的系統(tǒng)函數(shù)的頭文件

vim /usr/include/bits/pthreadtypes.h

我們知道，線程ID其實就是一個long int的無符號整數(shù)

我們也可以通過man getpid和man pthread_self分別查看一下，在使用它們之前需要導(dǎo)入那些依賴的頭文件，如果你不熟悉的系統(tǒng)函數(shù)，你應(yīng)該經(jīng)常通過man指令來查看對應(yīng)的描述文檔。

編程示例

我們在沒有提及多線程編程模式的時，那些編寫的示例代碼都是單線程的程序，也就是一個進程中只有一個線程。我們下面的例子是要獲取當(dāng)前運行進程的ID和線程ID,該示例就是一個單線程的程序。

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h>int main(void){pid_t pid=getpid();pthread_t tid=pthread_self();printf("當(dāng)前線程ID:%lx,進程ID:%un",tid,pid);return 0; }

在編譯多線程的程序時，記得鏈接pthread庫，即

gcc app.c -o app -pthread

輸出

當(dāng)前線程ID:7fedbcb524c0,進程ID:30167

小結(jié):

進程是獲取資源的最小單位，例如組成我們進程的函數(shù)棧和堆內(nèi)存，注意在主流系統(tǒng)中每個進程中有它對應(yīng)的函數(shù)棧和堆內(nèi)存，而且這些堆和棧對用于它們的進程來說是私有的，其他進程無法訪問。

線程是進程中的一個或多個實例，而線程的職責(zé)是消耗進程獲得的系統(tǒng)資源(CPU中的寄存器，計算單元和控制單元,以及隨機訪問內(nèi)存)，在一個進程中，只有一個線程的程序，該線程也叫主線程，主線程可以創(chuàng)建其他子線程

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux编程基础_第1篇 Linux系统编程 -多线程基础的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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