多线程

进程内进行资源划分

之前说过页表有用户级页表和内核级页表，现在再来扩展一下。

这里也能解释为什么对于常量字符串类型为什么不能修改了，因为要修改的时候会从虚拟地址转化成物理地址，然后检查权限是否可以修改等等。

如何看待地址空间和页表呢？

1.比如进程看到的堆区，栈区等等各种的资源窗口。

2.页表决定进程真正拥有资源的情况。（因为虚拟地址空间根本无法决定实际情况）

3.合理的对地址空间+页表进行资源划分，我们就可以对一个进程所有资源进行分类。（比如虚拟地址空间中的堆区，栈区，内核区，通过页表映射到不同的物理地址内存）

从虚拟地址到物理地址是怎么样通过页表访问的呢？

如果是32位地址的OS，就有2³²个地址，那么页表是不是就要有2³²个条目呢？一个条目算上物理地址，是否命中，读写权限等等就需要很多的内存，总共算下来需要的内存是非常庞大的，这样显然是不可能的。

其实物理内存早就被划分好了区域，每一块叫做数据页。（也叫做页框）

每一个页框也被管理：

struct Page
{
  //内存属性——4KB
}

然后通过struct Page类型的数组来管理。

并且磁盘中是数据也是被划分成4KB大小一块。

然后再说说虚拟地址空间的地址：32个比特位都有相对应的含义。

首先前十个对应的是页目录记录页表的地址，后面的10个是页表记录物理内存的地址，最后面的12个是物理内存起始地址中的偏移量。

页表当中储存的就是页框的起始地址，最后通过偏移量来确定在物理内存中的实际大小，2¹²也正好就是4KB。

也就是说其实在查找的时候OS其实只会创建一个页目录和一个页表，其他暂时不用的页表就先不用，也就是说不需要多少内存。

什么是线程

之前对于进程的概念是内核数据结构+进程对应的代码和数据。

之前创建一个子进程室友自己的独立性的，如果今天创建多个进程，和第一个进程指向同一个PCB，看到是同一块虚拟地址空间，然后让每个这种“进程”执行虚拟地址空间中的部分代码，这些“进程”就叫做线程。

在Linux下，创建的线程其实就是PCB而已。

因为通过进行资源划分，单个“进程”的执行粒度一定比之前的进程更细。

CPU不会看是不是线程，只会去处理每个线程或者是进程。

OS也需要去管理这些线程。

专门管理线程的叫做TCB。

在windows操作系统就是这么设计的，CPU会先找到某个进程，然后进入这个进程中再去找线程。

（这样的设计是很复杂的，也不好维护）

从被执行的角度来看，进程和线程的区别并不是很大。

这就是为什么Linux中的线程只是复用PCB，用PCB来表示“线程”。

线程其实就是进程的一个执行流：

线程在进程的内部运行，线程在进程的地址空间内运行，拥有该进程的一部分资源。

也就是说：

这里整体才算是一个完整的进程。

内核视角：承担分配系统资源的基本实体。（创建进程所需要的各种资源）

如果按照概念来说，相对比之前说的进程只有一个执行流，现在的进程是拥有多个执行流。

在Linux中，什么是线程呢？是CPU调度的基本单位。

在Linux中，一个线程被称为轻量级进程。

总结：

1.Linux内核中没有真正意义上的线程，是用PCB来模拟线程的，是一种完全属于自己的一套线程方案。

2.站在CPU的角度，每一个PCB都可以被叫做轻量级进程

3.Linux线程是CPU调度的基本单位，而进程是承担分配系统资源的基本单位。

4.进程是整体申请资源，线程是向进程申请资源。

Linux线程的优点是什么呢？

比Windows操作系统的线程简单，维护成本低，可靠，高效。

线程的具体作用呢？

就像迅雷的边播放边下载。

Linux无法直接提供创建线程的系统调用，只能提供创建轻量级进程的接口。

进一步理解线程

先来用一份代码来看看线程：

pthread_create函数介绍

第一个参数是线程id，第二个参数是线程属性（大部分情况设置为nullptr），第三个参数是回调函数，让该线程执行这个函数。第四个参数是第三个参数的回调函数的参数。

成功返回0，失败返回错误码。

并且这个函数是第三方库的内容：pthread。

这是因为Linux没有真正意义上的线程。

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <cassert>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void *pthread_routine(void* args)
{
    while(true)
    {
        cout << "我是新线程" << endl;
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    int n = pthread_create(&tid, nullptr, pthread_routine, (void *)"111111");//参数记得强制转换成void*
    assert(n == 0);
    (void)n;
    while(true)
    {
        cout << "我是主线程" << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

任何Linux操作系统都必须默认携带这个库，这个库叫做原生线程库。

运行的时候发现只有一个进程。

终止之后就没有了。

然后用ps -al查看轻量级进程。

这里有两个执行流，PID相同，说明属于同一个进程，旁边的LWP不同，这个就是轻量级进程的id。

两个id相同的是主线程，不同的是新线程。

这里也说明CPU进行调度的时候是以LWP为标准特定执行流的。

并且，主线程还可以给新线程发送内容：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <cassert>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void *pthread_routine(void* args)
{
    const char* p = (const char*)args;
    while(true)
    {
        cout << "我是新线程" << p << endl;
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    int n = pthread_create(&tid, nullptr, pthread_routine, (void *)"111111");//参数记得强制转换成void*
    assert(n == 0);
    (void)n;
    while(true)
    {
        cout << "我是主线程,新线程id是:" << tid << endl;//这里顺便打印新线程的id
        sleep(1);
    }
    return 0;
}