POSIX 多线程 ------ 线程

多线程

当引入线程后，进程可以看作是 资源的集合，线程可以看作是 执行单元，线程之间共享进程的某些资源，比如文件描述符等等，这方便了线程之间的通信，每个线程都有自己的堆栈（因为线程的启动函数可能不同，甚至可能递归）

简单来说就是，同一个进程内的线程可以共享一些资源，每个线程都有自己的执行环境

初始线程（主线程）

主线程是特殊的（主线程就是第一个线程，就是main函数），大多数情况下，初始线程是运行在进程堆栈上的，普通线程的堆栈空间是受限的，从主线程中返回会导致进程结束（所有线程终止），其他线程不会

并发系统的基本功能

• 执行环境，并发实体（进程/线程) 的状态，并发系统需要有维护他们状态的方式

• 调度，切换执行环境

• 同步，协调访问共享资源

线程的两个操作

• 连接：

  在线程A中连接线程B，这句话的意思是，线程A会等待线程B结束后在执行（阻塞情况），线程结束时，可能会有返回值等信息，操作系统会假设这些是用户需要的，所以线程不会被回收，换句话说，线程即使做完了工作仍旧持有它所占有的资源（保留其虚拟内存），包括 堆栈 等等系统资源，这也叫做 僵尸线程

  一旦线程被连接，也就是说有其他线程接收返回值，那么这个线程就可以被回收了

• 分离:

  分离的意思就是直接告诉操作系统，该线程无需被连接，换句话说就是返回值不需要传递给其他线程，这时候，操作系统会在线程结束工作后自动将其资源回收

线程能够自己分离自己或者让其他线程分离自己，但是不能自己连接自己，这会造成死锁，导致线程永远无法结束，只能让其他线程连接自己

线程的四个基本状态

线程在创建完毕后处于 就绪态，当 被调度 后转到 运行态，等待某些事件时转为 阻塞态，工作完成后或者被取消转到 终止态

阻塞态 可能是因为以下事件：

• 试图加锁一个已经被锁住的互斥量
• 等待某个条件变量
• 执行无法立即完成的IO操作
• 内存页错误

线程通常从启动函数中返回来终止自己，如果终止线程没有被分离或者连接，那么它将一直处于终止状态

需要注意的是，线程的返回值不要和它自己的堆栈相关，因为当线程返回时，其资源被释放，在去访问已经被释放的地址很可能会发生错误

线程的生命周期

线程创建 -> 线程启动 -> 运行和阻塞 -> 终止 -> 回收

线程安全和可重入

表示代码被多个线程调用不会有危害

可以通过以下方式实现线程安全：

（粒度渐细）

• 函数调用串行化: 在进入函数前加锁

• 保护临界代码：对访问共享数据的代码进行保护

• 保护临界数据：对访问共享数据进行保护

• 线程私有存储：每个线程可以独立存储各自的数据

可重入 就是用来形容 有效的线程安全，他应该避免对 静态数据 的依赖（全局变量、静态变量）

线程适用场景

• 计算密集型：消耗CPU资源

• IO密集型：消耗IO资源（计算机与外部设备进行数据交换）