Linux 线程方式，python线程

大家好,今天小编来为大家解答以下的问题，关于Linux 线程方式，python线程这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

Linux有几个线程

前三个和最后一个是两个类型。前三个主要是Linux用来创建新的进程（线程）而设计的，exec()系列函数则是用来用指定的程序替换当前进程的所有内容。所以exec()系列函数经常在前三个函数使用之后调用，来创建一个全新的程序运行环境。Linux用init进程启动其他进程的过程一般都是这样的。

下面说fork、vfork和clone三个函数。这三个函数分别调用了sys_fork、sys_vfork、sys_clone，最终都调用了do_fork函数，差别在于参数的传递和一些基本的准备工作不同。可见这三者最终达到的最本质的目的都是创建一个新的进程。在这里需要明确一下，Linux内核中没有独立的“线程”结构，Linux的线程就是轻量级进程，换言之基本控制结构和Linux的进程是一样的（都是通过struct task_struct管理）。

fork是最简单的调用，不需要任何参数，仅仅是在创建一个子进程并为其创建一个独立于父进程的空间。fork使用COW（写时拷贝）机制，并且COW了父进程的栈空间。

vfork是一个过时的应用，vfork也是创建一个子进程，但是子进程共享父进程的空间。在vfork创建子进程之后，父进程阻塞，直到子进程执行了exec()或者exit()。vfork最初是因为fork没有实现COW机制，而很多情况下fork之后会紧接着exec，而exec的执行相当于之前fork复制的空间全部变成了无用功，所以设计了vfork。而现在fork使用了COW机制，唯一的代价仅仅是复制父进程页表的代价，所以vfork不应该出现在新的代码之中。在Linux的manpage中队vfork有这样一段话：It is rather unfortunate that Linux revived this specter from the past. The BSD man page states:"This system call will be eliminated when proper system sharing mechanisms are implemented. Users should not depend on the memory sharing semantics of vfork() as it will, in that case, be made synonymous to fork(2)."

clone是Linux为创建线程设计的（虽然也可以用clone创建进程）。所以可以说clone是fork的升级版本，不仅可以创建进程或者线程，还可以指定创建新的命名空间（namespace）、有选择的继承父进程的内存、甚至可以将创建出来的进程变成父进程的兄弟进程等等。clone和fork的调用方式也很不相同，clone调用需要传入一个函数，该函数在子进程中执行。此外，clone和fork最大不同在于clone不再复制父进程的栈空间，而是自己创建一个新的。

关于Linux命令的介绍，看看《linux就该这么学》，具体关于这一章地址3w(dot)linuxprobe/chapter-02(dot)html

线程控制块的Linux的进程块

该部分用于各读者提供参考，是原出处对第本文（一）部分的补充

Linux的进程控制块为一个由结构task_struct所定义的数据结构，task_struct存

/include/ linux/sched.h中，其中包括管理进程所需的各种信息。Linux系统的所有进程控制块组织成结构数组形式。早期的Linux版本是多可同时运行进程的个数由NR_TASK(缺省值为512)规定,NR_TASK即为PCB结果数组的长度。近期版本中的PCB组成一个环形结构，系统中实际存在的进程数由其定义的全局变量nr_task来动态记录。结构数组：struct task_struct*task[NR_TASK]={&init_task}来记录指向各PCB的指针，该指针数组定义于/kernel/sched.c中。

在创建一个新进程时，系统在内存中申请一个空的task_struct区，即空闲PCB块，并填入所需信息。同时将指向该结构的指针填入到task[]数组中。当前处于运行状态进程的PCB用指针数组current_set[]来指出。这是因为Linux支持多处理机系统，系统内可能存在多个同时运行的进程，故current_set定义成指针数组。

Linux系统的PCB包括很多参数，每个PCB约占1KB多的内存空间。

用于表示PCB的结构task_struct简要描述如下：

struct task_struct{

...

unsigned short uid;

int pid;

int processor;

...

volatile long state;

long prority;

unsighed long rt_prority;

long counter;

unsigned long flags;

unsigned long policy;

...

Struct task_struct*next_task,*prev_task;

Struct task_struct*next_run,*prev_run;

Struct task_struct*p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*pysptr,*p_ptr;

...

};

【对部分数据成员的说明】

(1)unsigned short pid为用户标识

(2)int pid为进程标识

(3)int processor标识用户正在使用的CPU,以支持对称多处理机方式；

(4)volatile long state标识进程的状态，可为下列六种状态之一：

可运行状态(TASK-RUNING);

可中断阻塞状态(TASK-UBERRUPTIBLE)

不可中断阻塞状态(TASK-UNINTERRUPTIBLE)

僵死状态(TASK-ZOMBLE)

暂停态(TASK_STOPPED)

交换态(TASK_SWAPPING)

(5)long prority表示进程的优先级

(6)unsigned long rt_prority表示实时进程的优先级，对于普通进程无效

(7)long counter为进程动态优先级计数器，用于进程轮转调度算法

(8)unsigned long policy表示进程调度策略，其值为下列三种情况之一：

SCHED_OTHER(值为0)对应普通进程优先级轮转法(round robin)

SCHED_FIFO(值为1)对应实时进程先来先服务算法；

SCHED_RR(值为2)对应实时进程优先级轮转法

(9)struct task_struct*next_task,*prev_task为进程PCB双向链表的前后项指针

(10)struct task_struct*next_run,*prev_run为就绪队列双向链表的前后项指针

(11)struct task_struct*p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_ptr指明进程家族间的关系，分别为指向祖父进程、父进程、子进程以及新老进程的指针。

有人能教下我有关linux里面线程的知识吗

.线程的基本介绍

(1)线程的概述

线程与进程类似，也允许应用程序并发执行多个任务的一种机制。一个进程可以包含多个线程，同一程序中的所有线程共享同一份全局内存区域，线程之间没有真正意义的等级之分。同一个进程中的线程可以并发执行，如果处理器是多核的话线程也可以并行执行，如果一个线程因为等待I/O操作而阻塞，那么其他线程依然可以继续运行

(2)线程优于进程的方面

argv,environ

主线程栈

线程3的栈

线程2的栈

线程1的栈

共享函数库共享的内存

堆

未初始化的数据段

初始化数据段

文本

.进程间的信息难以共享。由于除去只读代码段外，父子进程并未共享内存，因此必须采用一些进程间通讯，在进程之间交换信息

.调用fork()来创建进程代价相对较高

线程很好的解决了上述俩个问题

.线程之间能够方便，快速的共享信息，只需将数据复制到共享（全局或堆）变量中即可

.创建线程比创建线程通常要快10甚至更多，线程创建之所以快，是因为fork创建进程时所需复制多个属性，而在线程中，这些属性是共享的。

(3)创建线程

启动程序时，产生的进程只有单条线程，我们称之为主线程

#include<pthread.h>

int pthread_create(pthread_t*thread,const pthread_attr_t*attr,void*(*start)(void*),void*arg);12

新线程通过调用带有arg的函数开始执行，调用pthread_create()的线程会继续执行该调用之后的语句。

(4)终止线程

可以以如下方式终止线程的运行

.线程调用pthread_exit()

.线程start函数执行return语句并返回指定值

.调用pthread_cancel()取消线程

.任意线程调用了exit(),或者主线程执行了return语句，都会导致进程中的所有线程立即终止

pthread_exit()函数可以终止线程，且其返回值可由另一线程通过调用pthread_join()获得

#include<pthread.h>void pthread_exit(void*retval);12

调用pthread_exit()相当于在线程的start函数中执行return,不同之处在于，pthread_exit()可以在任何地方调用，参数retval指定了线程的返回值

(5)获取线程ID

#include<pthread.h>pthread_t pthread_self(void);12

线程ID在应用程序中主要有如下用途

.不同的pthreads函数利用线程ID来标识要操作目标线程。

.在具体的应用程序中，以特定线程的线程ID作为动态数据结构的标签，这颇有用处，既可用来识别某个数据结构的创建者或属主线程，又可确定随后对该数据结构执行操作的具体线程

函数pthread_equal()可检查俩个线程的ID是否相同

#include<pthread.h>int pthread_equal(pthread_t t1,pthread_t t2);//如果相同返回非0值，否则返回0123

(6)连接已终止的线程

函数pthread_join()等待由thread表识的线程终止

#include<pthread.h>int pthread_join(pthread_t thread,void**retval);//返回0调用成功，否则失败123

如果pthread_join()传入一个之前已然连接过的线程ID，将会导致无法预知的行为，当相同线程ID在参与一次连接后恰好为另一新建线程所重用，再度连接的可能就是这个新线程

若线程未分离，则就应该使用pthread_join()来连接线程，否则会产生僵尸线程

pthrea_join()函数的要点

.线程之间的关系是对等的，所以任意线程都可以调用pthread_join()来连接其他线程

.pthread_join()无法针对任意线程，只能连接单个线程

(6)线程的分离

默认情况下线程都是可连接的，但有时候，我们并不关心线程退出的状态，我们可以调用pthread_detach()并向thread参数传入指定线程的的标识符，将该线程标记为处于分离状态

#include<pthread.h>int pthread_detach(pthread_t thread);//返回0成功，否则失败123

一旦线程处于分离状态，就不能在使用pthread_join()来获取其状态，也无法使其重返可连接状态

(7)在应用程序中如何来选择进程还是线程

.线程之间共享数据很简单，进程间的数据共享需要更多的投入

.创建线程要比创建进程块很多

.多线程编程时，需要确保调用线程安全的函数

.某个线程中的bug可能会危害进程中所有线程

.每个线程都在征用宿主进程中有限的虚拟地址空间

.在多线程应用中，需要小心使用信号

.除了数据，线程还可以共享文件描述符，信号处置，当前工作目录，以及用户ID和组ID

线程的同步

(1)保护共享变量访问：互斥量

线程的主要优势在于能够通过全局变量来共享信息，不过这种共享是有代价的。必须确保多个线程修改同一变量时，不会有其他线程也正在修改此变量，为避免线程更新时共享变量时所出现的问题，必须使用互斥量来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源

(2)静态分配的互斥锁

互斥锁既可以像静态变量那样分配，也可以在运行时动态分配，互斥量属于pthread_mutex_t类型的变量，在使用之前必须对其初始化。对于静态分配的互斥量而言，可如下例所示，将PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER赋给互斥量

pthread_mutex_t= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;1

1.加锁和解锁互斥量

初始化之后，互斥量处于未锁定状态。函数pthread_mutex_lock()可以锁定某一互斥量

而函数pthread_mutex_unlock()则可以将一个互斥量解锁

#include<pthread.h>int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex);int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);//返回0成功，其他失败1234

要锁定互斥量，在调用pthread_mutex_lock()时需要指定互斥量，如果互斥量当前处于未锁定状态，则该调用将会立即返回，如果该互斥量已被其他线程锁定，那么该调用将会阻塞，直至互斥量被解锁

函数pthread_mutex_unlock()将解锁之前已遭调用线程锁定的互斥量

2.互斥量的性能

通常情况下，线程会花费更多的时间去做其他工作，对互斥量的加锁解锁相对要少的多，因此使用互斥量对大部分程序来说性能并无显著的影响

3.互斥量的死锁

当一个线程需要同时访问多个共享资源时，没个资源由不同的互斥索管理。当超过一个线程加锁同一组互斥量时，就有可能发生死锁。如下图所示

线程A

1.pthread_mutex_lock(mutex1);

2.pthread_mutex_lock(mutex2);

线程2

1.pthread_mutex_lock(mutex2);

2.pthread_mutex_lock(mutex1);

每个线程都成功的锁住一个互斥量，接着试图对以为另一线程锁定的互斥量加锁，就会一直等下去

要避免此类死锁问题，最简单的就是定义互斥量的层级关系