2.线程

1)线程

线程是一个轻量级的进程，用来实现多任务并发。

线程是操作系统任务调度的最小单位。

进程是操作系统资源分配的最小单位。

2)线程的创建

线程由所在进程创建，线程一定是属于某个进程的。

线程创建时，所在进程为其分配独立的栈区空间（默认8M），线程共用所在进程的堆区、数据区、文本区、内核区域。

3)进程与线程的区别

4)线程的调度

宏观并行，微观串行

调度方式与进程一样

5)线程消亡

1. 线程退出

2. 回收线程资源空间

6)线程相关函数接口

(1)创建线程

pthread_create（）

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

void *(*start_routine) (void *), void *arg);

功能：创建并启动一个线程

参数：

thread ：保存线程ID的变量地址

attr ：线程属性的变量地址

NULL ：按照默认属性创建

start_routine：函数指针：指向线程执行的任务函数的指针（线程任务函数）

arg ： 传递给线程任务函数的参数

返回值：

成功：0

失败：错误码（!0）

注意：

1.使用线程相关接口时，编译和链接需要链接线程库：-lpthread/-pthread

2.创建线程的主进程不能先于线程结束。

(2)线程退出及资源回收

1.线程执行结束，return

2.线程所在进程结束

3.pthread_exit退出线程

7)线程的非分离属性

线程的分离属性：不需要被其他线程回收的线程，称为具有分离属性的线程，将来执行结束，由操作系统回收。

设置tid对应的线程为分离属性的线程。

pthread_detach(tid);

场景：

其他线程没有机会回收该线程时，可以将该线程设置成分离属性。

线程的非分离属性：可以被其他线程结束和回收的线程，称为具有非分离属性的线程。

所以，具有非分离属性的线程结束后，必须要被其他线程回收。

默认属性：非分离属性

回收方式：pthread_join()

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

功能：阻塞回收线程资源空间和状态

参数：

thread：要回收的线程的线程ID

retval ：保存线程状态的变量的地址

NULL ：表示不接收状态

返回值：

成功：0

失败：！0

8)线程的同步和互斥

线程间通信：全局变量、队列、pthread_create传参、条件变量

(1)线程间互斥机制

多线程访问临界资源时，存在资源竞争问题。

临界资源：多个线程可以同时访问的区域。如：全局变量，全局队列、文件、数据库

临界区：访问临界资源的这段代码称为临界区

线程的互斥机制：让多个线程访问临界资源时，具有排他性访问的特性。

互斥机制：互斥锁

1.创建一个互斥锁对象：pthread_mutex_t

2.初始化互斥锁 ：pthread_mutex_init();

3.加锁 ：pthread_mutex_lock();

4.解锁 : pthread_mutex_unlock();

5.销毁互斥锁：pthread_mutex_destroy();

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

功能：初始化一个锁对象

参数：

mutex：要初始化的锁对象的地址

attr ：锁属性的变量地址（NULL：按照默认属性创建）

返回值：

成功：0

失败：!0

其他锁：

读写锁：读共享，写独占

自旋锁：申请不到锁时，一直占用CPU。

(2)线程间同步机制

线程间同步：让多个线程在执行某部分任务时，具有一定的先后顺序。

信号量：实现线程间同步方法

1.创建信号量对象 : sem_t

2.初始化信号量 : sem_init();

3.申请信号量（P操作）: sem_wait();

4.释放信号量（V操作）: sem_post()

5.销毁信号量 : sem_destroy();

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

功能：初始化一个信号量

参数：

sem：信号量对象地址

pshared：

0 : 线程间共享使用

!0:进程间共享使用

value：信号量初始值

返回值：

成功：0

失败：!0

9)死锁

死锁：死锁指的是在多线程环境中，每个执行流（线程）都有未释放的资源，且互相请求对方未释放资源，从而导致陷入永久等待状态的情况。

现象：

现象1：忘记释放锁

现象2：重复加锁

现象3：多线程多锁，抢占锁资源不当

如：线程A获取了1锁，线程B获取了2锁，同时线程A还想获取2锁，线程B还想获取1锁

产生死锁的四个必要条件（四条全中 = 死锁，破掉任意一条 = 解除）：

(1)互斥条件

一个资源同一时刻只能被一个任务占用（一个执行流获取锁后，其它执行流不能再获取该锁）。

(2)请求与保持条件

已经拿着一部分资源不释放，同时又去申请新的资源（执行流本身使用着一把锁并不释放，还在请求别的锁）。

(3)不剥夺条件

资源只能由持有者主动释放，系统/其他任务不能强行抢过来（A执行流拿着锁，其它执行流不能释放）。

(4)循环等待条件

若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系（多个执行流拿着对方想要的锁，并且各执行流还去请求对方的锁）。

解决方法：

1.锁一定要成对出现

2.使线程的加解锁顺序一致

3.破坏环路等待条件

使用非阻塞锁，一旦线程发现请求的锁被使用，就去释放自己拥有的资源

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

int sem_trywait(sem_t *sem);