(31)-5.1 Linux线性编程概述

Linux系统线程概述学习目标了解线程的基本概念掌握线程和进程的区别线程的概念线程是一种现代操作系统中的执行模型熟练掌握多线程编程是一个成熟的linux程序员的标志。多线程环境下的编程需要转换许多观念，很多在单线程下成立的定理并不一定在多线程的环境成立线程的概念与进程类似，线程是允许应用程序并发执行多个任务的一种机制。一个进程包含多个线程，同一进程中的所有线程均会独立执行相同程序，且共享一份全局内存区域线程的定义：在一个进程中的多个执行路线就叫作线程，更准确的定义是：线程是进程内部的一个控制序列。每个进程至少有一个执行线程，到目前为止，涉及的所有进程都只有一个执行线程。多线程的优点通过为每种事件类型分配单独的处理线程，可以简化处理异步事件的代码。每个线程在进行任务处理时可以采用同步编程模式，同步编程模式要比异步编程模式简单得多。多个线程可以自动地访问相同的存储地址空间和文件描述符。有些问题可以分解，从而提高整个程序的吞吐量。在只有一个控制线程的情况下，一个单线进程要完成多个任务，只需要把这些任务串行化。但有多个控制线程时，相互独立任务的处理就可以交叉进行，此时只需要为每个任务分配一个单独的线程。只有在两个任务的处理过程互不依赖的情况下，两个任务才可以交叉执行。交互的程序同样可以通过使用多线程来改善响应时间，多线程可以把程序中处理用户输入和输出的部分与其他部分分开。多线程的优点在实际应用中，很多程序都是基于多线程的。网页浏览即时通讯多线程、多处理器、多核系统程序运行在单个处理器上，也能得到多线程编程模型的好处。处理器的数量并不影响程序结构。不管处理器的数量有多少，程序都可以通过使用线程得以简化。多个程序在执行串行化任务时会受到阻塞，某些线程阻塞时另外一些线程可以运行，所以多线程程序在单处理器上运行也可以改善响应时间和吞吐量。线程的属性同一程序中的所有线程均会独立执行相同的程序，且共享同一份全局内存区域，包括初始化的数据段、未初始化的数据段，以及堆内存段线程还共享了一些其他属性：进程ID和父进程ID；进程组ID和会话ID；控制终端；进程凭证（用户ID和组ID）；线程的属性线程还共享了一些其他属性：打开的文件描述符；使用函数fcntl()创建的记录锁；信号处理；文件系统的相关信息，如文件权限掩码、当前工作目录和根目录；资源限制；CPU时间消耗；资源消耗；nice值。线程所独有的属性线程ID；信号掩码；线程特有数据；备选信号栈；errno变量；浮点型环境；实时调度策略；CPU亲和力；能力和栈（本地变量和函数的调用链接信息）进程和线程的区别多线程具有如下优势：线程间的数据共享很简单，相比之下，进程间的数据共享需要更多的投入（例如，创建共享内存段或者使用管道）。创建线程要快于创建进程，线程的上下文切换耗时一般也比进程要短。进程和线程的区别多线程的劣势如下：多线程编程时，需要确保调用线程安全的函数，或者以线程安全的方式来调用函数，多进程应用则无需关注这些。某个线程中的bug（例如，通过一个错误的指针来修改内存）可能会危及该进程的所有线程，因为他们共享着相同的地址空间和其他属性，相比之下，进程间的隔离更加彻底。进程和线程的区别多线程的劣势如下：每个线程都在争用宿主进程中优先的虚拟地址空间，一旦每个线程栈以及线程特有数据消耗掉进程虚拟地址空间的一部分，则后续线程将无缘使用这些区域。尽管有效地址空间很大，但当进程分配大量线程，亦或线程使用大量内存时，这一因素的限制作用也就凸现出来。与之相反，每个进程都可以使用全部的有效虚拟内存，仅受制于实际内存和交换空间。选择多线程还是多进程?在多线程应用中处理信号时，需要格外小心作为通则，一般建议避免在多线程程序中处理信号。在多线程应用中，所有线程必须运行同一个程序（即使可能会位于不同函数中）；对于多进程应用，不同的进程则可以运行不同的程序。除了数据，线程还可以共享其他信息（例如：文件描述符、信号处置、当前工作目录，以及用户ID和组