Linux线程编程初步

一些历史背景

Linux 间接起源于 Unix，而 Linux 诞生时并不存在 "线程" 的概念

在 20 世纪 90 年代线程才流行起来，POSIX Thread 标准于 1995 年确立

Unix 中引入 Thread 之后，大量函数被重写，信号机制也变得复杂

2005 年之后，处理器生成厂商向超线程和多核架构靠拢

一些常见的概念

物理处理器：安装在主机上的真实的处理器硬件

逻辑处理器：逻辑处理器与超线程技术相关

• 不支持超线程：逻辑处理器的数量等于核心数的数量
• 支持超线程：逻辑处理器的数量是处理器核心数的两倍

核心数：即多核处理器中的内核数量

• 通过工艺手段将多个完整的 CPU 塞进一个处理器封装中 (每个 CPU 就是一个核)

线程与进程的关系

进程：应用程序的一次加载执行 (系统进行资源分配的基本单位)

线程：进程中的程序执行流

• 一个进程中可以存在多个线程 (至少存在一个线程)
• 每个线程执行不同的任务 (多个线程可并行执行)
• 同一个进程中的多个线程共享进程的系统资源

进程中的多个线程并行执行，共享进程资源！

初探线程编程模型

多线程 vs 多进程

创建 / 销毁 线程花费的时间 < 创建 / 销毁 进程花费的时间

多线程切换开销 < 多进程切换开销

线程间数据共享复杂度 < 进程间数据共享复杂度

多线程代码稳定性 < 多进程代码稳定性

多线程代码复杂度 > 多进程代码复杂度

Linux 多线程 API 函数

头文件：#include<pthread.h>

线程创建函数：int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr, void* (*start_routine)(void*), void* arg);

• thread：pthread_t 变量的地址，用于返回线程标识
• attr：线程的属性，可设置为 NULL，即：使用默认属性
• start_routine：线程入口函数
• arg：线程入口函数参数

线程标识：

• pthread_t pthread_self(void);
• 获取当前线程的 ID 标识

线程等待：

• int pthread_join(pthread_t thread, void** retval);
• 等待目标线程执行结束

多线程编程示例

实验一：性能对比

相同功能的 多线程程序 vs 多进程程序

对比项：创建 / 销毁

实验二：数据共享

多线程程序共享一段内存 => "全局变量"

多进程程序共享一段内存 => "机制复杂"

多线程 vs 多进程 (性能对比)

多线程内存共享

多进程内存共享