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线程概念

线程控制

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线程概念

1、进程的重新理解

进程：分配资源的基本单位，一提到进程，一定是给其分配资源，比如内存，比如CPU

之前说的进程是一个struct和代码和数据，这个是特殊情况；更加普适的情况是一个进程其实包含多个线程，每个线程去处理一部分代码。此时一个进程内部，多个线程指向同一块虚拟地址空间。

所有线程共享地址空间。

2、硬件：物理内存->磁盘的映射

通过page去管理物理内存的每个4KB大小的页框

3、页表肯定不是单张，不然就很大

4、虚拟地址：10+10+12

第一个10：找到对应的页表

第二个10：找到该页表内对应的4KB的页框

第三个10：找到该页框内对应的8字节的具体数据，也就是用12位记录页内偏移的地址

进程能拿到的虚拟地址空间越多，其得到的资源也越多

为什么需要虚拟地址，直接用物理地址不好吗？

答：我们希望操作系统提供给⽤⼾的空间必须是连续的，但是物理内存最好不要连续。

5、线程深层次的理解

创建一个线程比创建一个进程代价小的多，因为创建线程的时候资源已经划分好了，只需要创建对应的pcb就行了。

线程更轻量化。

一般有几个CPU就创建几个线程。

6、线程周边

为啥线程切换更简单？只是因为不用保存CR3寄存器以及不用切换页表吗？这是一个原因，但更重要的是缓存命中，一旦切换进程，那么此时上下文也被切换，缓存中的内容全部要被替换，那么此时访问内存效率就会很低。但要是线程切换，不会全部替换缓存的内容，所以访存的开销不大。

这里的上下文意思是，当把内存一条数据拿到CPU，OS就会把这一条数据上下相关的数据都拿到cache缓存中，以便后续访问。所以一旦进程切换后，这个缓存中所有的上下文数据也都会被替换掉，导致不命中。

线程控制

1、一个进程，两个线程，其中一个崩了，那么整个进程就被终止了，所以线程健壮性不好

2、用户只知道线程，但是Linux只有创建微进程的接口，因此二者不一，那么直接在用户与系统之间实现一个软件层，也就是pthread库

C++11的多线程，本质也是封装了pthread库

3、pthread_create创建线程以及pthread_join等待线程

lwp不是线程id，线程有自己的线程id的，可用pthread_self方法获取当前线程的id

4、pthread_join

在main里等待的目标线程，如果异常了，包括main线程，所以，join异常，没有意义，看也看不到！join都是基于：线程健康跑完的情况，不需要处理异常信号，异常信号，是进程要处理的话题！

pthread_join：拿到的返回值，就是线程退出设定的返回值

5、给线程传递的参数和返回值，可以是任意类型（包括对象）

6、线程终止的问题：

（1）新线程里，进行return就是线程终止。（用的最多）

（2）线程不能exit()终止，因为exit是终止进程的！

（3）pthread_exit()

（4）pthread_cancel();在main里取消新线程，那么目标线程的退出码就是-1

7、注意：本质线程是进程的一部分

（1）不能再线程里出现异常

（2）不能再线程里用exit

8、如果主线程不想再关心新线程，而是当新线程结束时，让它自己释放？设置新线程为分离状态。

类似于进程里面，父进程提前把SIGCHLD信号的处理方式设为SIG_IGN（忽略）。内核会知道：“这个父进程不想管子进程的退出，我来自动回收它的资源”。此时子进程退出后，内核会直接清理它的资源，不会变成僵尸进程，父进程也就不用调用wait了。

技术层面：线程默认是需要被等待的，joinable，如果不想让主进程等待新线程，想让新线程结束后，自己退出，设置为分离状态（!joinable or detach）。

理解层面：线程分离，主分离新，新把自己分离。分离线程，依旧在进程的地址空间中，进程的所有资源，被分离的线程，依旧可以访问，可以操作。主不等待新线程。

主线程分离新线程，pthread_detach，分离后，不需要join，主线程不能再pthread_join新线程了，会出错，新线程会自动释放资源。

9、pthread_create

①在库里创建一个线程tcb

②内核底层也会用clone方法真正创建一个线程，具体执行的方法会映射到库里的方法

10、mmap

①把这段内存映射到进程的虚拟地址空间

②两个进程的虚拟地址空间都同时映射到同一个内存空间，也就是共享内存

③磁盘空间映射到物理内存，对于进程来说，就不用文件描述符访问文件了，直接用虚拟地址就可以访问物理内存里面的文件了

11、线程的局部存储，只有当前线程自己能访问