Linux 线程

线程

在 Linux 中，一个进程涉及到各种大量的数据结构，当发生进程切换的时候，操作系统要做的工作非常多，比如保存并切换上下文数据，切换进程的虚拟地址空间，页表…，同时创建和销毁进程也是一个不小的性能开销，而且由于需要保证进程的独立性，带来的问题就是进程间通信效率并不高。

于是就引入了线程技术，故事不讲了

线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条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。（来源：百度百科）

反正关键就是：一个进程包括多个线程，以及，线程可以执行任务，还可以参与调度，在 Linux 中，下面瞅瞅这些能力是怎么表现出来的

目前，在Linux 中，描述进程的结构体叫 task_struct，为了简化，描述线程的结构体也叫 task_struct，即线程复用了进程的代码。

① 一个进程可以包括若干个线程 —— 对于同一个进程中的线程，这些线程共享进程的数据结构，比如虚拟地址空间，页表，文件描述符表…

进程包含一个或者多个 task_struct，还包括属于进程的各种数据结构，而这些 task_struct，是共用这些数据结构的。一个线程的创建和销毁不会让这些共享资源消失，而进程的销毁会带走这些数据结构以及线程，所以线程的创建和销毁是轻量级的

② 线程可以执行任务，并参与调度
如果没有线程，那么参与调度的就是进程了，我们理解这种进程为：只有一个线程的进程。
而现在一个进程中有多个线程，这些线程都可以独立作为一个执行流来让 CPU 进行调度，现在 Linux 中最小的调度单位就是线程了

在这里插入图片描述

所以，进程就有点像一个外壳 / 工具人了

线程被设计出来后，进程在操作系统中的角色就更偏向于申请资源的角色了，当进程创建的时候，总会分配一大堆内核数据结构，对于一个进程中的线程来说，这些资源都是共享的，直接用就好了
而线程作为一个个task_struct，被称为执行调度的基本单位，对于同一个进程中的线程来说，线程的切换开销对于进程来说是很小的，基本上恢复这个线程的 PCB 上下文数据就完成了大部分切换工作，不像进程

所以说，Linux 中认为线程是轻量级的进程，线程复用了进程的数据结构，进程负责申请一大片空间，线程作为进程的一个个执行流参与调度，线程的切换开销很小。

并且线程之间共享进程的资源，操作系统并不需要单独为这些线程分配和管理资源，线程的创建和销毁都不影响进程的共享资源，虽然线程也有自己独立的数据结构，但是这些数据结构相对来说都比较小，比如后面要说的线程独立栈

如果从一个线程切换到另一个进程中的线程，这相当于进程切换了，那么还是会有很大的开销，因为需要进行进程各种数据结构的切换，所以轻量级是对同一个进程中的线程来说的，不是所有线程

总结一下

（线程的实现逻辑和代码，在 Linux 中并没有完全写完，还有一部分代码是在 pthread 库中的，即libpthread.so动态库）

一个程序要运行起来，必须得有栈结构，像进程，或者说进程中的 main 线程，它在运行过程中依赖的栈结构是虚拟地址空间中的栈，但是该进程中的其他线程用的栈就不是这个了

每个线程都有一个自己独立的栈，方便自己运行起来，其他线程中的栈结构是 pthread 库中提供的

然后就是那个经典的问题，进程和线程之间的区别：

进程是资源分配的基本单位
线程是执行调度的基本单位
进程和进程之间是独立的，每个进程都用自己的虚拟地址空间，页表等数据结构，各自进程在自己的虚拟地址空间上运行，所以当其他进程崩溃，异常的时候，通常不会影响到其他进程
同一个进程中的线程共享进程的大部分资源，所以一个线程出现异常或者崩溃，会波及到其他线程，甚至导致进程退出
线程也有自己私有的数据，比如线程 ID，调度优先级，一组寄存器（用来保存上下文数据，用于调度），线程独立栈