线程简介

线程概述

• 定义：一个程序中的多个执行路线叫做线程，线程是一个进程内部的控制序列。

• 所有的进程都至少有一个执行线程（初始线程）。

• 初始线程随进程的创建而创建，其他线程则需要通过显式的函数调用来创建。

进程 vs 线程

• 当进程执行fork()调用时，将创建该进程的一份完整拷贝，该进程拥有自己的PID和变量，独立调度，执行（几乎）独立于父进程。
• 新线程拥有自己独立的栈（eg.局部变量），但与创建者共享全局变量、文件描述符、信号句柄、当前目录状态。

线程的优点

• 程序呈现出同时做多件事情的特性（并发性）。

• 某些（包含输入、计算、输出的）应用程序，非常适合使用多线程。

• 线程切换的代价比进程切换小的多。

线程的缺点

• 变量共享和时序设计需要非常仔细，很容易出现错误。

• 调试困难。

• 在单处理器系统中速度不一定能够提高。

线程的状态

• 就绪态：线程能够运行，正在等待处理机资源。可能刚启动，或被其他线程抢占处理器，或从阻塞态恢复。

• 阻塞态：线程由于等待某些条件而无法运行，例如IO、加锁互斥量或其他条件。

• 运行态：正在运行。在多处理机系统中，可能有多个线程处于运行态。

• 终止态：线程从起始函数返回、或调用pthread_exit()函数、或被取消。

线程的状态迁移图

多线程程序设计方法

线程支持：

• 线程由一套完整的函数库支持，其中绝大部分函数以“pthread_”开头。

• 为了使用这些库函数，代码中必须定义_REENTRANT宏。

• 程序中要包含头文件pthread.h。

• 编译时需要使用-lpthread选项。

可重入性问题

• 线程编程需要使用可重入的代码，即可以被不同线程调用多次而仍然能正常工作的代码。
• errno被多个线程共享，该变量很容易被不同线程修改，从而引起错误。
• 代码中的静态变量涉及重入性问题，局部变量是可重入的。