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1 Linux 中的线程的概念&线程与进程的关系

• 在一个程序里的执行路线叫线程（thread）。更准确的定义是：线程是 “一个进程内部的控制序列”
• 一切进程至少都有一个执行线程
• 线程在进程内部运行，本质是在进程地址空间内运行
• 在 Linux 系统中，在 CPU 眼里，看到的 PCB 都要比传统的进程更加轻量化
• 透过进程虚拟地址空间，可以看到进程的大部分资源，将进程资源合理分配给每个执行流，就形成了线程执行流

Linux 系统没有真正意义上的线程，Linux 系统中的线程是进程模拟的，下图完美展示了二者的关系

2 Linux 中的线程的优点和缺点

优点

1. 创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多
2. 与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少很多
3. 线程占用的资源要比进程少很多
4. 能充分利用多处理器的可并行数量
5. 在等待慢速I/O结束的同时，程序可执行其他计算任务
6. 计算密集型应用，为了能在多处理器系统上运行，将计算分解到多个线程中执行
7. I/O 密集型应用，为了提高性能，将I/O操作重叠。线程可以同时等待不同的 I/O操作

缺点

1. 性能损失

一个很少被外部事件阻塞的计算机密集型线程往往无法与其他线程共享同一个处理器。如何计算密集型线程的数量比可用处理器多，那么可能会有较大的性能损失，这里的性能损失指的是增加了额外的同步和调度开销，而可用我的资源不变。

2. 健壮性降低

编写多线程需要更全面更深入的思考，在一个多线程程序里，因为时间分配上的细微偏差或者因为共享了不该共享的变量而造成不良影响的可能性是很大的，换句话说是进程之间是缺乏保护的。

3. 缺乏访问控制

进程是访问控制的基本粒度，在一个线程中调用某些OS函数会对整个进程造成影响。

4. 编程难度提高

编写与调试一个多线程程序比单线程程序要困难的多

5. 线程异常导致进程退出

单个线程如果出现除零，野指针问题导致线程崩溃，进程也会随着崩溃，线程是进程的执行分支，所以线程出现异常就类似进程出异常，进而触发信号机制，终止进程，进程终止，该进程内的所有进程也就随即退出。

3 Linux 中的线程的用途

• 合理使用多进程，能提高计算密集型程序的执行效率
• 合理使用多线程，能提高IO密集型程序的用户体验（比如，我们一边写代码一边下载开发工具，就是多线程运行的一种表现）

4 小结

进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位，线程共享进程数据，但是也私有自己的数据：

• 线程ID
• 一组寄存器，或者说是硬件上下文或者任务段
• 线程私有运行栈
• errno
• 信号屏蔽字
• 调度优先级

进程的多个线程共享同一地址空间，因此Text Segment(代码段)、Data Segment(数据段) 都是共享的，如果定义一个函数，在各线程中都可以调用，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到，除此之外，各线程还共享以下进程资源和环境：

• 文件描述符表
• 每种信号的处理方式（SIG_IGN，SIG_DFL 或者 自定义的信号处理函数）
• 当前工作目录
• 用户 id 和 组 id

进程和线程的关系可用下图来呈现

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