计算机编程第9章 线程.pptxVIP

第9章 线程;目录页;目录页;与进程不同，线程（Thread）是系统调度分派的最小单位，与进程相比，线程没有独立的地址空间，多个线程共享一段地址空间，因此线程消耗更少的内存资源，线程间通信也更为方便，有时线程也被称为轻量级进程（Light Weight Process，LWP）。;早期操作系统中并没有线程这一概念，无论是分配资源还是调度分派，都以进程为最小单位，随着计算机技术的发展，人们逐渐发现了进程作为系统调度分派单位时存在的一些弊端，人们意识到操作系统应能调度一个更小的单位，以减少消耗，提高效率，由此，线程应运而生。;Linux系统中的线程借助进程机制实现，线程与进程联系密切： 进程可以蜕变成线程，当在一个进程中创建一个线程时，原有的进程就会变成线程，两个线程共用一段地址空间； 线程又被称为轻量级进程，线程的TCB（Thread Control Block，线程控制块）与进程的PCB相同，因此也可以将TCB视为PCB； 对内核而言，线程与进程没有区别，cpu会为每个线程与进程分配时间片，并通过PCB来调度不同的线程和进程。;轻量级线程与内核及cpu之间的关系如图9-1所示。;一个进程的实体可分为线程集和资源集两大部分；一个线程的实体包括支持线程独立运行的资源和一部分私有数据。;使用多线程编程时，程序的并发性会得到一定提升。如图9-1，若系统中的进程是单线程进程，那么进程中的命令只能在一个处理器上顺序执行；而若一个进程细分为多个线程，一个进程中的多个线程可以同时在不同的cpu上运行，如此可在一定程度上减少程序的执行时间，提高程序的执行效率。 虽然线程与进程联系密切，有时线程还可以被称为轻量级进程（Lightweight Process，LWP），但它们仍是有区别的，其中最大的区别在于：线程PCB中指向内存资源的三级页表相同，而进程PCB中指向内存资源的三级页表不同。;多个线程的虚拟地址会被映射到物理磁盘的同一段地址空间。如图9-2所示，为线程间的地址映射关系。;线程的运行只需极少的资源，线程机制既有优点亦有缺点，但瑕不掩瑜，线程在Linux操作系统中仍得到了广泛地应用。;目录页;早期Linux系统中并没有线程这一概念，直到20世纪80年代，线程才被引入到Linux系统中，彼时Linux操作系统已经相当完善，于是Linux系统便借助创建线程的方法来创建进程，除此之外，线程的操作流程也与进程类似，分为：创建线程、挂起线程、终止线程以及其它相关操作。;Linux系统中创建线程的系统调用接口为pthread_create()，该函数存在于函数库pthread.h中，其声明如下： int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);;Linux系统中创建线程的系统调用接口为pthread_create()，该函数存在于函数库pthread.h中，其声明如下： int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);;;进程拥有独立的地址空间，当使用fork()函数创建出新进程后，若其中一个进程要对fork()之前的数据进行修改，进程中会依据“写时复制”原则，先复制一份该数据到子进程的地址空间，再修改数据，因此即便是全局变量，在进程间也是不共享的。;;线程机制中用于单个线程退出的函数为pthread_exit() ，该函数位于函数库pthread.h中，其声明如下： void pthread_exit(void *retval); pthread_exit()函数没有返回值，其参数retval表示线程的退出状态，通常设置为NULL。下面通过一个案例来展示pthread_exit()函数的用法。;;线程机制中用于终止线程的函数为pthread_cancel()，该函数对应线程机制中的kill()函数，pthread_cancel()函数可向指定线程发送信号CANCEL，使一个线程强行杀死另外一个线程。pthread_cancel()函数的声明如下： int pthread_cancel(pthread_t thread); pthread_cancel()中的参数thread为线程id，若函数调用成功则返回0，否则返回errno。使用pthread_cancel()函数终止的进程其退出值为PTHREAD_CAN