linux的线程概念

1.原理

2.线程的周边概念

3.创建线程的接口

1.pthread_create

2.pthread_join

3.pthread_detach

4.终止线程

5.C++11封装的多线程库

4.线程库的大概结构

5.__thread（只能修饰内置类型）

6.线程的互斥

1.了解原理

2.加锁

1.接口

2.代码示范

3.相关问题

2.锁的原理

3.封装锁

1.原理

这理解线程，一定要理解进程的原理。我们先来简单看一下进程的原理图：

地址空间是进程的资源窗口，那如何理解线程呢？线程：是进程内的一个个的执行分支。线程的执行粒度要比进程更细！

而这些线程都是执行流，因为cpu只有调度执行流的概念。所以在linux中的执行流可以说是轻量级的进程：线程<=执行流<=进程(如果该进程只有一个线程，则线程就是进程就是执行流，但是该进程有多个线程，则线程就是执行流)。但是注意在其他环境下（比如windows）就不是这样管理线程的，而是：

这样就其他的增大了管理线程的代价，而linux就发现线程和进程的pcb差不多，所以就一同规定了！

linux的实现方案：
1.在linux中，线程在进程“内部”执行，线程在进程的地址空间内运行----任何执行流要执行都要资源！地址空间是进程的资源窗口，就当做共享的了！

2.在linux中，线程的执行粒度要比进程要更细-----线程执行进程代码的一部分。

2.线程的周边概念

其实共享的还有：栈，寄存器，线程id，一组寄存器，errno，信号屏蔽字，调度优先级。

3.创建线程的接口

由于linux没有很明确的线程的概念，只有轻量级进程(线程)的概念。所以不会直接提供给我们线程的系统调用，只有轻量级进程的接口，我们需要的是线程的-------因此pthread线程库，在应用层给我们封装了线程的库。（几乎所有的linux平台，都是默认自带这个库的）

1.pthread_create

第一个参数--输出型参数thread id(告诉主线程开辟的线程id)，第二个---是开辟新线程的属性，一般是设为nullptr，用默认的属性就好，第三个参数就是要新线程执行的任务函数，第四个就是要传入这个函数的形参。

注意左边的id是用户级的线程id，而右边的LWP是内核级的线程id

2.pthread_join

和子进程一样，线程结束不回收的话，可能会导致内存泄露。

第二个参数是知道线程执行函数的返回值的。返回的是void*，那么要在pthread_join的retval的输出型参数获得的话，就要是void**。

但是我们发现，我们之前了解过进程有三种结束状态，1.代码没跑完，2.代码跑完，输出码异常3.代码跑完，输出码正常。那如果线程中途出异常了怎么办？

次线程出异常，整个进程将全部结束！

3.pthread_detach

这是让主线程不需要等待其他线程的函数：

4.终止线程

5.C++11封装的多线程库

如果你的代码需要在多个平台下运行的话，就使用C++封装的库，每当使用这些库时，里面都是加载相对应打开该环境下线程的库，所以才说C++是支持跨平台的，如果你使用上面的函数在vs编译器（window环境）是绝对不可能运行的起来的!

4.线程库的大概结构

其实这个函数才是最底层的函数，fn就是thread_create的第三个参数，child_stack就是内部自定义一个栈。flags其实是问你要不要和地址空间实现共享，我们默认都是要的！

那么如何先描述再组织的呢？

5.__thread（只能修饰内置类型）

上面代码的g_val全局变量肯定是被共享的，但是__thread修饰过之后，就可以变成全局变量，但是被每个线程独有的：

那有什么用呢？我们线程里面函数定义变量也可以啊，况且还不能修饰自定义类型。但是如果在线程执行的函数里面，还包含函数，并且需要用到这个变量，那是不是就只能通过传参的方式来使用，但是这个就可以少传点参数了！

6.线程的互斥

先看一下接下来的代码：

我们已经判断ticket>0了，为什么还会出现这个情况？

1.了解原理

但是由于上面这种情况发生的概率很小，所有就用了上面的代码来解释：

线程1判断ticket>0刚好时间片结束，然后给线程2，此时还没有进行ticket--操作，依旧可以进入if语句，所以才导致了这个现象！

2.加锁

1.接口

pthread_mutex_t就是结构体，init和destroy就是初始化和删除，但是如果把该结构体=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER就不需要初始化和删除了。

pthread_mutex_lock 和unlock两个函数中间就是加锁的区间。

2.代码示范

但是看结果发现：抢票的都是2号线程，原因是2号线程抢到锁之后，在释放锁的同时又申请锁了。所以我们需要改进一下：

3.相关问题

1.申请锁成功，才能往后执行，不成功，阻塞等待。但是在临界区中，线程可以被切换吗？答案是肯定的，如果你临界区代码多，cpu也不可能只给你运行一个。当然切换的肯定是其他的线程，那些没有锁的线程肯定还在堵塞当中。所以当前线程访问临界区的过程，对于其他线程是原子的。

2.但是锁本身就是共享资源，所以申请锁和释放锁本身就是被设计成为了原子性操作，那是如何做到的呢？

2.锁的原理

movb就是将当前线程的al寄存器中的值制0，然后将mutex内存中的值做交换---exchgb。这条指令才是最重要的，本质就是把数据交换到线程的硬件上下文。所有寄存器每个cpu中只有一份但是内容是更着线程走的！所以一旦交换后，不管你线程怎么切换，其他线程拿到手的mutex都是0，只有那一个线程中的al寄存器中的值是1.---把一把共享锁，让一个线程以一条汇编的方式，交换到知己的上下文当中。