线程

1. 什么是线程？

从技术上讲，线程被定义为一个独立的指令集，可以由操作系统调度运行。

对于开发人员来说，独立于主程序运行的”过程“的概念可能是对线程的最好的描述。

在理解线程之前，首先需要理解UNIX进程。

一个进程是由操作系统创建，并且需要相当数量的”开销“。进程包含有关程序资源和程序执行状态的信息，包括：

• 进程ID
• 环境变量
• 工作目录
• 程序指令
• CPU状态
• 堆栈
• 文件描述符
• 信号动作
• 共享库
• 进程间通信相关信息

线程使用并存在于这些进程资源中，但为了能够由操作系统调度并作为独立实体运行，线程只拥有使它能够作为可执行代码存在的基本资源，例如：

• 堆栈指针
• 寄存器
• 调度属性
• 挂起和阻塞信号集
• 线程特定数据

2. 并行编程

线程非常适合并行编程，设计并行程序有很多的注意事项。例如：

• 并行编程模型
• 通信
• 数据依赖关系
• 同步和竞争条件
• 内存问题
• I/O 问题

2.1 共享内存模型

所有线程都可以访问相同的全局共享内存，但线程也有自己的私有数据。需要同步和保护对全局数据的访问。

2.2 线程安全

简而言之，线程安全是指应用程序同时执行多个线程的能力，而不会“破坏”共享数据或创建竞争条件。

3. 空间布局

线程之间共享一份全局内存区域，包括初始化数据段、未初始化数据段（bss）、堆内存段。Linux中通过pthread_create创建线程，glibc要为每个线程独立分配线程栈，线程栈位于mmap区（位于栈和堆的中间，从高地址向低地址延伸）。