从这一期开始，我会分模块的讲述多线程的知识内容，前期有我对于进程相关文章，对于操作系统的学习中，进程和线程相关知识在工作，面试中都是极为重要的内容，需要掌握。
往前内容：
fork函数详解_草东i的博客-CSDN博客_fork()函数
https://blog.csdn.net/weixin_51609435/article/details/124849719
进程之间的通信(管道详解)_草东i的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_51609435/article/details/125946599
进程间的通信终章之【消息队列，信号量，共享内存】_草东i的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_51609435/article/details/126164984话不多说，我们开始多线程知识的讲解！
什么是线程？
线程，又被称为轻量级进程，是操作系统CPU调度执行的最小单位线程就是进程内部的一条执行路径,或者一个执行序列;一个进程必须至少包含一个线程也可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行，在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作，每个请求分配一个线程来处理。
一个正在运行的软件就是一个进程，一个进程可以同时运行多个任务( 每个运行任务就是一个线程), 可以简单的认为进程是线程的集合。
一个进程可以包含多个线程，main函数执行的线程称为主线程，主线程是进程执行的入口。在创建线程时，需要指定线程的执行序列，即函数，故称为函数线程。主线程创建第一个线程，这个线程也可以创建其他线程，这几个线程会并发执行。
我们在实现函数调用时，只需要传入函数名即可。而函数线程，我们需要给定一个函数地址，告诉创建的线程从哪个函数开始执行，如下：
void* fun(void* arg)
int main()
{
pthread_create(fun);//此处的fun是函数地址，表示创建出来的线程执行这个函数。
}
多线程与单线程
单线程：只有一条线程在执行任务，这种情况在我们日常的生活学习中很少遇到
多线程：创建多条线程同时执行任务。由于各个线程的控制流彼此独立，使得各个线程之间的代码是乱序执行的。由此要引发线程调度和同步问题，在后续的博文中我们会陆续讲解。
注意：多线程并不是在任何情况下都能提升效率，比如说对于单核CPU计算密集型任务。因为线程本身创建和切换的开销；但是对于频繁IO操作的序列，多线程可以有效的并发，比如生产者、消费者问题。
当增加一个线程的时候，增加的额外开销要小于该线程能够消除的阻塞时间，使用多线程才是有必要的。
进程与线程
进程是一个动态的概念,就是一个程序正在执行的过程
二者的区别：
根本区别：进程是操作系统分配资源的最小单位，线程是任务调动和执行的最小单位。
在开销方面：每个进程都有独立的代码和数据空间，程序切换会有较大的开销。线程之间共享代码和数据，每个线程都有自己独立的栈和调度器，线程之间的切换的开销较小。
所处环境：一个操作系统中可以运行多个进程，一个进程中有多个线程同时执行。
内存分配方面：系统在运行时会为每个进程分配内存，系统不会单独为每个线程分配内存。
包含关系：创建进程时系统会自动创建一个主线程由主线程完成，进程中有多线程时，由多线程共同执行完成。
线程的实现
在操作系统中,线程的实现有以下三种方式:
用户态线程实现：
需要用户自己写一个执行系统作为调度，即线程的实现在用户态完成的，由线程库进行线程的创建，销毁等操作。在用户态线程，每一个线程都是同一权限下的，不会出现夺走CPU控制权的现象，就会出现一个线程占用CPU时间过长，故线程之间必须进行合作，对CPU控制权进行分配
内核感知不到线程，只知道它是一个进程，是一种1-n的关系，这也表示该系统不支持线程，只知道有进程存在。
这种用户态线程的优点和缺点：
优点：
灵活性，内核不用知道线程的存在，所以在任何操作系统上都能应用。线程切换快，因为切换在用户态进行，无需陷入内核态。不用修改操作系统，实现简单。
缺点：
编程程序变得诡异，因为用户态线程需要合作才能运转，所以我们需要考虑什么时候让出CPU给别的线程使用，这个时机的选择就很难了。如果一个线程阻塞，操作系统只会看到进程阻塞，故把CPU控制权交给另一个进程，这样则会造成整个进程阻塞。用户程序相对复杂。
内核态线程实现：
操作系统管理线程，实现内核态线程，要保持维护线程的各种资料，即将线程控制块存放在操作系统内核空间，这样操作系统内核就同时有进程控制块，和线程控制块
每个用户线程就是一个内核线程，线程的是实现在内核态，内核知道用户态有几条线程,用户态线程和内核态线程数目对应，一种n-n关系。表示线程是由内核支持的。操作系统可以对线程进行各种类似进程的管理，如线程调度，线程的资源分配，出现阻塞进行处理等措施。
内核态线程的优点和缺点：
优点：
- 用户编程保持简单，因为线程的复杂性由操作系统承担，用户程序员在编程时无需管理线程的调度即无需担心执行，挂起等操作。
- 如果一个线程执行阻塞操作，操作系统可以从容的调度另一个线程执行，因为操作能够监控所有的线程。
- 线程之间无需合作得到CPU控制权，因为操作系统通过周期性的时钟中断把控制权夺过来，重新分配。
缺点：
- 会占用内核稀缺的内存资源，一旦内核空间溢出，操作系统将停止运转。
- 切换效率低，每次线程切换都需要陷入内核态。
- 需要修改操作系统，加入线程管理。
组合级线程实现：
用户态和内核态都存在缺陷，现代操作系统使用的是将两者结合起来。用户态的执行系统负责进程内部线程在非阻塞是的切换；内核态的操作系统负责阻塞线程的切换，将这种方式称作组合级线程。
其中内核态线程数量较少，而用户态线程数量多，每个内核态线程可以服务一个或多个用户态线程，换句话说，用户态线程被多路复用到内核态线程上
共有3条线程，将其分为两组，一组2个，一组1个，每一组线程使用一个内核线程 ，这样，该进程使用两个内核线程，形成n-m的关系，如果一个线程阻塞，则与其一组的线程皆阻塞，但另外一组可以继续运行。
因此在我们分配线程时：
- 将需要执行阻塞操作的线程设为内核态线程。
- 不会阻塞操作的线程设为用户态线程。
这样我们便可以获得用户态，内核态线程的优点，避免缺点。
注意：在不同的平台中,线程的实现是不一样的;
Linux中线程的实现:
Linux 实现线程的机制非常独特。从内核的角度来说，它并没有线程这个概念。
Linux 把所有的线程都当做进程来实现。内核并没有准备特别的调度算法或是定义特
别的数据结构来表征线程。相反，线程仅仅被视为一个与其他进程共享某些资源的进
程。每个线程都拥有唯一隶属于自己的 task_struct，所以在内核中，它看起来就像
是一个普通的进程（只是线程和其他一些进程共享某些资源，如地址空间）
Linux系统中线程的接口
1)pthread_create创建线程
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
pthread_create()用于创建线程
thread： 接收创建的线程的 ID
attr： 指定线程的属性,一般设置线程属性为NULL;
start_routine： 指定线程函数,这个线程函数的参数为void *,返回值也为void *; 这是一个函数指针;
arg： 给线程函数传递的参数(线程刚启动,线程函数的参数为void*,给它传参就是 void*)
//成功返回 0， 失败返回错误码 2)pthread_join
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
pthread_join()等待 thread 指定的线程退出，线程未退出时，该方法阻塞//有点像
父进程等待子进程结束的wait,或者说合并线程;
retval：接收 thread 线程退出时，指定的退出信息 3)pthread_exit
int pthread_exit(void *retval);
pthread_exit()退出线程
retval：指定退出信息 4)pthread_detach()线程分离
在某些情况下，程序中的主线程有属于自己的业务处理流程，如果让主线程负责子线程的资源回收，调用 pthread_join() 只要子线程不退出主线程就会一直被阻塞，主要线程的任务也就不能被执行了。
在线程库函数中为我们提供了线程分离函数 pthread_detach()，调用这个函数之后指定的子线程就可以和主线程分离，当子线程退出的时候，其占用的内核资源就被系统的其他进程接管并回收了。线程分离之后在主线程中使用 pthread_join() 就回收不到子线程资源了。
#include <pthread.h> // 参数就子线程的线程ID, 主线程就可以和这个子线程分离了 int pthread_detach(pthread_t thread);
线程的创建使用
示例1：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
void *thread_fun(void *arg)
{
printf("hello \n");
}
int main()
{
pthread_t id;
pthread_create(&id,NULL,thread_fun,NULL);
printf("hello main\n");
return 0;
}
运行要加-lpthread ，绑定线程库(是一个共享库)
ldd main 查看main的共享库
修改上述代码；示例2：
创建线程：主线程输出10次提示信息，创建的线程输出10次提示信息。
我们只需要在主线程中调用pthread_create函数创建线程，实现函数线程fun，主线程打印信息即可。fun函数线程打印信息即可。那么代码如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
void *thread_fun(void *arg)
{
for(int i=0;i<10;++i)
{
printf("hello \n");
sleep(1);//改为sleep(5)，主函数运行完后直接退出，fun中的hello运行不完10次
}
}
int main()
{
pthread_t id;
pthread_create(&id,NULL,thread_fun,NULL);//创建一个新线程 并发运行着
int i=0;
for(;i<10;++i)
{
printf("main run\n");
sleep(1);
}
return 0; //主函数运行结束后，进程直接退出，线程没有运行完也直接退出
}
sleep()会阻塞当前线程),让出CUP的使用、目的是不让当前线程独自霸占该进程所获的CPU资源,以留一定时间给其他线程执行的机会。所以不会占用cpu。所以sleep的使用是很关键的。
将上面fun函数改为休眠5秒，主函数结束打印。fun函数没有打印完也会结束
如果想要合并或者等待一个线程结束，我们需要引入pthread_join函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <pthread.h>
void *fun(void *arg)
{
int i=0;
for(;i<10;i++)
{
printf("fun run\n");
sleep(1);
}
// pthread_exit("fun over");
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t id;
pthread_create(&id,NULL,fun,NULL);
int i=0;
for(;i<5;i++)
{
printf("main run\n");
sleep(1);
}
// char *s=NULL;
//pthread_join(id,(void **)&s);
//printf("join:s=%s\n",s);
pthread_join(id,NULL);
exit(0);
}
运行结果我们会发现主函数线程打印结束后，依旧会等待函数线程打印完毕，程序才会结束
总结：
到此Linux多线程第一期结束，主要理解什么是线程以及线程的基本使用创建，感谢观看！后续更新线程相关安全，同步，锁等问题。