Linux--线程的认识(一)

线程的概念

线程（Thread）是操作系统中进行程序执行的最小单位，也是程序调度和分派的基本单位。它通常被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

像之前所有执行的程序，都是用main作为主函数，单线程执行的；一切的语句都是在main函数中从上至下依次进行的；如果一条语句阻塞了，那么整个进程都将阻塞；

线程的特点

并发执行：线程是进程内的一条执行路径或控制单元，因此多个线程可以在同一进程中并发执行，共享进程的资源（如内存空间、文件句柄等）。

独立调度：线程作为系统调度的基本单位，系统能独立地分配CPU给线程，从而确保每个线程都能独立运行。

轻量级：线程的创建、销毁和切换比进程更快速，因为线程间的资源共享减少了资源分配和回收的开销。

同步与互斥：由于多个线程可能同时访问共享资源，因此需要使用同步机制（如互斥锁、条件变量等）来确保数据的一致性和正确性。

多线程编程：多线程编程模型允许开发者编写能够并发执行多个任务的应用程序，以提高程序的性能和响应能力。

线程的主要特点就是能够在进程中并发执行，对于一项任务来说，如果是流程分布的，那么单人打工和多人打工的效率可想而知，多线程的效率能够大大提高；并且相对于进程来说，它的开销更小，也就是比进程的量级小，这样我们可以有效利用资源，提高一切有用效率。

线程与进程的区别

进程是操作系统资源分配和调度的基本单位；

线程是进程的一部分，是CPU调度和分配的基本单位；

每个进程都拥有自己独立的地址空间和系统资源，进程之间的资源是独立的；

线程不拥有系统资源，它们共享其所属进程的资源；

每个独立的进程都有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口；

线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制;

线程如何访问到内存(页表的进一步理解)

之前我们一直讲述，进程拥有自己的进程地址空间，上面的地址都是虚拟地址，需要通过页表的映射找到对应的物理内存；

那对于线程是如何找到对应内存的？

线程本身并不通过页表映射物理内存找到对应物理地址。线程是进程的一部分，它们共享进程的地址空间，包括进程的页表。当线程在访问内存时，实际上是进程在进程内存访问。因此页表的映射过程是在进程层面进行的。

下面简述线程是如何找到对应内存的：

• 1. 虚拟地址的生成：当线程需要访问内存时，它会在进程中产生一个虚拟地址，这个虚拟地址就是在进程地址空间的。
• 1. 页表查找：CPU使用虚拟地址的页号部分作为索引来查找进程的页表。页表是一个包含多个表项的数据结构，每个页表都对应一个虚拟页面，并记录该页面在物理内存中的位置或其他相关信息。（类似于我们找到一本书，翻开目录查找相应页数中的内容）；

  

  • 1. 页表项解析：CPU从页表中获取与虚拟地址对应的页表项。
  • 1. 构建物理地址：CPU将页表项中的物理页帧号与虚拟地址的页内偏移量相结合，生成一个完整的物理地址。该物理地址指向物理内存中实际存储数据的位置。
  • 1. 内存访问：CPU使用这个物理地址来访问内存中的数据。如果页面已经存在于物理内存中（即该页面已经被加载到内存中），则CPU可以直接从物理内存中读取或写入数据（共享内存）。如果页面不存在于物理内存中（即发生了页错误），则操作系统将触发页面置换算法来选择一个页面进行置换，并将所需的页面从磁盘或其他存储介质中加载到物理内存中。

    线程的控制

    简单使用

    void* newthreadrun()
    {
          while(true)
        {      
            cout
        //1.id
        //2对于新线程和主线程哪个先运行，由调度器决定
        pthread_t tid;
        void* ret=nullptr;
        pthread_create(&tid,nullptr,newthreadrun,nullptr);
        
        while(true)
        {
            cout
        char id[64];
        snprintf(id,sizeof(id),"0x%lx",tid);
        return id;
    }
    void* newthreadrun()
    {
        while(true)
        {
            cout
        //1.id
        //2.对于新线程和主线程哪个先运行，由调度器决定
        pthread_t tid;
        pthread_create(&tid,nullptr,newthreadrun,nullptr);
        while(true)
        {
            cout
        char id[64];
        snprintf(id,sizeof(id),"0x%lx",tid);
        return id;
    }
    void* newthreadrun(void* args)
    {
        string threadname=(char*)args;
        
        while(true)
        { 
            cout
        //1.id
        //2对于新线程和主线程哪个先运行，由调度器决定
        pthread_t tid;
        void* ret=nullptr;
        pthread_create(&tid,nullptr,newthreadrun,(void*)"thread-1");//传参
        while(true)
        {
            
            cout
        char id[64];
        snprintf(id,sizeof(id),"0x%lx",tid);
        return id;
    }
    void* newthreadrun(void* args)
    {
        string threadname=(char*)args;
        
        while(true)
        { 
            cout
        //1.id
        //2对于新线程和主线程哪个先运行，由调度器决定
        pthread_t tid;
        void* ret=nullptr;
        pthread_create(&tid,nullptr,newthreadrun,(void*)"thread-1");//传参
        while(true)
        {
            
            cout
        char id[64];
        snprintf(id,sizeof(id),"0x%lx",tid);
        return id;
    }
    void* newthreadrun(void* args)
    {
        string threadname=(char*)args;
        int cnt=5;
        while(cnt--)
        {
            printf("new thread, g_val: %d, &g_val: %p\n", g_val, &g_val);
            g_val++;
            sleep(1);
        }
       pthread_exit((void*)123);
    }
    int main()
    {   
        pthread_t tid;
        void* ret=nullptr;
        pthread_create(&tid,nullptr,newthreadrun,(void*)"thread-1");//传参
        while(cnt--)
        {
             printf("main thread, g_val: %d, &g_val: %p\n", g_val, &g_val);
           
             sleep(1);
        }    
        int n=pthread_join(tid,&ret);
        cout