什么是多线程(Linux 多线程详解 —— 什么是线程)

什么是多线程
什么是线程?linux内核中是没有线程这个概念的,而是轻量级进程的概念:LWP。一般我们所说的线程概念是C库当中的概念。
线程是怎样描述的?线程实际上也是一个task_struct,工作线程拷贝主线程的task_struct,然后共用主线程的mm_struct。线程ID是在用task_struct中pid描述的,而task_struct中tgid是线程组ID,表示线程属于该线程组,对于主线程而言,其pid和tgid是相同的,我们一般看到的进程ID就是tgid。
即:
获取线程ID和主线程ID的值:

用户态系统调用mm_struct对应的结构线程ID进程ID
pid_t gettid(void) pid_t pid
pid_t getpid(void) pid_t tgid

但是获取该gettid系统调用接口并没有被封装起来,如果确实需要获取线程ID,可使用:
#include<sys/syscall.h>
则对线程组而言,所有的tgid一定是一样的,所有的pid一定是不一样的。主线程pid和tgid一样,工作线程pid和tgid一定不一样。
如何查看一个线程的ID命令:ps -eLf
上述polkitd进程是多线程的,进程ID为731,进程内有6个线程,线程ID为731,764,765,768,781,791。
如图:
多线程如何避免调用栈混乱的问题?工作线程和主线程共用一个mm_struct,如果都向栈中压栈,必然会导致调用栈出错。
实际上工作线程压栈是压了共享区,该共享区包含了许多线程独有的资源。如图:
每一个线程,默认在共享区中占有的空间为8M,可以使用ulimit -s修改。
进程是资源分配的基本单位,线程是调度的基本单位。
线程独有资源线程ID
一组寄存器
errno
信号屏蔽字
调度优先级
线程共享资源和环境文件描述符表
信号的处理方式
当前工作目录
用户id和组id
为什么要有多线程?举个生活中的例子, 这就好比去银行办理业务。到达银行后, 首先取一个号码, 然后坐下来安心等待。这时候你一定希望, 办理业务的窗口越多越好。如果把整个营业大厅当成一个进程的话, 那么每一个窗口就是一个工作线程。
线程带来的优势线程会共享内存地址空间。
创建线程花费的时间要少于创建进程花费的时间。
终止线程花费的时间要少于终止进程花费的时间。
线程之间上下文切换的开销, 要小于进程之间的上下文切换。
线程之间数据的共享比进程之间的共享要简单。
充分利用多处理器的可并行数量。(线程会提高运行效率,但当线程多到一定程度后,可能会导致效率下降,因为会有线程调度切换。)
线程带来的缺点健壮性降低:多个线程之中, 只要有一个线程不够健壮存在bug(如访问了非法地址引发的段错误) , 就会导致进程内的所有线程一起完蛋。
线程模型作为一种并发的编程模型, 效率并没有想象的那么高, 会出现复杂度高、 易出错、 难以测试和定位的问题。
注意并不是只有主线程才能创建线程, 被创建出来的线程同样可以创建线程。
不存在类似于fork函数那样的父子关系, 大家都归属于同一个线程组, 进程ID都相等, group_leader都指向主线程, 而且各有各的线程ID。
并非只有主线程才能调用pthread_join连接其他线程, 同一线程组内的任意线程都可以对某线程执行pthread_join函数。
并非只有主线程才能调用pthread_detach函数, 其实任意线程都可以对同一线程组内的线程执行分离操作。
线程的对等关系:
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