线程相关概念

4月「掘金·日新计划」第8天

一、概念

总的来说，线程的优点缺点，都是来自内存地址共享 健壮性，切换效率，节俭，通信

1.1、线程是什么

0. 一个进程最少有一个线程
1. 同一时刻做多件事情
2. 同一进程的多个线程共享进程地址空间

1.2、进程线程区别

0. 健壮性（进程更健壮）

   0. 进程：有独立地址空间，崩溃不会影响其他
   1. 线程：没有单独地址空间，崩溃等于进程崩溃

1. 效率（线程高）

   0. 进程切换，资源消耗大，效率差
   1. 对要求同时并共享变量，并发操作，只能线程

1.3、使用线程的理由优点

0. 节俭的多任务操作方式

   0. 共享进程地址空间，进程是独立地址空间（耗内存）
   1. 切换效率时间：线程>进程，开销进程远远大于线程（大约30倍）

1. 通信机制方便

   0. 因为内存共享

1.4、选择多进程还是多线程

内存，数据通信，线程安全（竞争死锁问题）

1.5、多线程开发api

0. 包含3点：线程，互斥锁，条件

1. 线程

   0. 创建，退出，等待

   1. 可以传递参数进入线程（也可以全局变量不需要传递，直接使用）

      传结构体指针数组，要强转为二级指针承接，然后p[0]使用

   2. 线程退出也可以传递数据回来，需要加static，不然会被释放

   3. 等待，会阻塞等待线程退出

2. 互斥量（mutex）

   0. 创建，销毁，加锁，解锁

   1. 拿到锁的线程加锁，剩下线程拿不到锁阻塞等待锁释放

   2. 保证临界资源不在同一时间被修改访问

   3. 应该注意：

      0. 尽量保证锁的粒度， 越小越好。（访问共享数据前，加锁。访问结束立即解锁。）

   4. 线程同步的四种方式：互斥锁，条件变量，读写锁，信号量

   5. 信号量：允许多个线程进入临界区，信号量允许被调度和睡眠，锁的竞争者会转入睡眠(信号量不能用于中断上下文，只能进程上下文。自旋锁可以中断上下文)

   6. 自旋锁：持有者临界区不允许被抢占，不允许调度和睡眠

   7. 读写自旋锁：允许多个读获得读锁，1个写获得写锁，读是共享锁，写是互斥锁

   8. 顺序锁：读写锁会导致写锁等待，顺序锁赋予写锁高优先权(写持有锁，读者就要多次执行临界区代码)

   9. 读写锁：与互斥量类似，但读写锁允许更高的并行性。其特性为：写独占，读共享。读锁、写锁并行阻塞，写锁优先级高

3. 条件

   0. 创建，销毁，触发，广播，等待

   1. 触发：向一个线程发消息。广播：向多个发消息

   2. 宏初始化(静态初始化)，函数是动态初始化

   3. 同步，就是按照预定的先后顺序运行，一个锁

      按照某种特定的顺序访问临界资源，从而有效避免饥饿问题

1.6、死锁

0. 有几种原因

   0. 线程试图对同一个互斥量 A 加锁两次
   1. 线程 1 拥有 A 锁，请求获得 B 锁；线程 2 拥有 B 锁，请求获得 A 锁
   2. 加锁之后忘记解锁

1. 造成2个线程都不能继续运行下去

1.7、生产者消费者

0. 概念

   0. 一个进程里面有多个线程，分别扮演消费者和生产者两类
   1. 其中生产者为消费者提供任务，消费者去拿到任务并且执行任务。
   2. 而他们之间的“交易场所”为内存块，即全局变量
   3. 一个放，一个拿

1. 生产者消费者模型优点

   0. 解耦

      因为多了一个缓冲区，所以生产者和消费者并不直接相互调用

   1. 支持并发

      生产者和消费者就是两个独立的并发体

   2. 支持忙闲不均

   3. 效率高