进程，线程，以及多线程

并发技术，可以让你在同一时间同时执行多条任务的技术，让你的代码将不仅仅是可以只一条线的执行。

那么什么是多进程呢，进程，即pid，是程序在计算机上的一次执行。

Linux 下创建子进程的调用时fork（）

Fork产生子进程的表现是它会返回2次，一次返回0，顺序执行接下来的代码，这是子进程，一次返回进程的pid，这是父进程。这里，父进程获取子进程的pid是因为如果到了最后的wait，就知道父进程等待子进程的完成后，处理task_struct结构，否则会产生僵尸进程，即虽然已经终止了进程，但仍保留一些信息等待其父进程为其回收。到底如何产生僵尸进程的，比如说，进程终止后，有些信息对于父进程和内核还是有用的，例如进程的ID号，进程的退出状态，进程运行的CPU时间。因此，进程在种植时，回收所有内核分配给它的内存，关闭它打开的所有文件。但还会保留极少的信息，供进程使用。父进程可以使用wait/waitpid等系统调用来为子进程回收。
这里，linux 通过forl创建子进程与创建线程是不同的，fork创建出该进程的一份拷贝，新进程拥有自己的变量和自己的PID，它的时间调度室独立的。

僵尸进程产生的过程是：父进程调用fork创建子进程，子进程运行直至其终止，它立即从内存中一处，但进程描述符仍然存留在内存中。子进程的状态编程EXIT_ZOMBIE，并且向父进程发送SIGCHLD信号，父进程此时应该调用wait（）系统调用来获取子进程的退出状态以及其它信息。在wait调用之后，僵尸进程就完全从内存中一处。如果不wait，那么僵尸进程一直存在，但是当父进程退出后，子进程交由init进程，会定期清理的。

Fork之后，子进程会复制父进程的tack_struct结构，并为子进程的堆栈分配物理页。子进程应该完整的复制父进程的堆栈以及数据空间，但是，两者共享正文段。
_REENTRANT宏
在一个多线程程序里，只有一个errno变量提供所有的线程共享。在一个线程准备获取刚才的错误代码时，该变量很容易就被另一个线程中的函数调用所改变。类似的问题还存在于fputs之类的函数中，这些函数通常用一个单独的全局性区域来缓存输出数据。这样就需要_REENTRANT宏来告诉编译器我们需要可重入功能。
这个宏可以有以下的功能：
1.它会度部分函数重新定义他们的可安全重入的版本，这些函数名字一般不会发生改变，只是会在函数名后面添加_r字符串
2.stdio.h中原来以宏的形式实现的一些函数将变成可安全重入函数
3.在error。h中定义的变量error现在将成为一个函数调用，以一种安全的多线程方式来获取真正的errno的值。

关于写时复制：由于一般fork后面都接着exec，所以，现在的fork都在用写时复制的技术，即，数据段，堆，栈一开始并不复制，由父子进程共享，并将这些内存设置为只读，直到父，子进程乙方尝试些这些区域，则内核才需要修改的那些内存拷贝副本，这样可以提高fork的效率。

 关于线程的操作
1.线程创建
#include<pthread.h>
int pthread_create()
2.进程终止
void pthread_exit(void *retval)
3.进程同步
int pthread_join（）

多线程

线程是可执行代码的可分派单元，这个名称来源于“执行的线索”的概念，在基于线程的多任务的环境中，所有进程有至少一个线程，但是，他们可以具有多个任务，这意味着单个程序可以并发执行两个或者多个任务。

线程就是把一个进程分成分成很多片，每一片都可以是一个独立的流程，这已经明显不同于多进程了，进程是一个拷贝的过程，而线程相当于将进程的资源细分为了更小的分支，减少了系统开销。但是也引入了重入性问题，即可重入性函数，可重入性函数多线程访问全局变量。

Linux下的多线程系统调用

Int pthread_creat()

Pthread_t *restrict tidp,此参数为指向线程标示符的指针

Pthread_attr_t *restrict attr 此参数用来设置线程属性

Void*（*start_rtn）（void）此参数是线程运行函数的起始地址

Void *restrict arg 运行函数的参数

函数线程的安全性，主要需要考虑的是线程之间的共享变量，属于同一进程的不同线程会共享进程内存空间中的全局区和堆，而私有的线程空间则主要包括栈和寄存器，所以，对于统一进程的不同线程来说，每个线程的局部变量都是私有的。而全局变量，局部静态变量，分配于堆的变量都是共享的，在对这些共享变量进行访问时，如果要保证线程安全，则必须进行枷锁的方式。

确保函数可冲入，则需要满则以下几个条件。

1.      不在函数内部使用静态或者全局数据

2.      不反悔静态或者全局数据，所有数据都由函数的调用者提供

3.      使用本地数据，或者通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据

4.      不调用不可重入函数

Strtok函数是既不可重入，也不是线程安全的，加锁的strtok不是可冲入的，但线程安全，而strtok?_r既是可冲入的，也是线程安全的

如果线程函数不是线程安全的，在多线程调用的情况下，可能导致的后果是显而易见的，共享变量的值由于不同线程的访问，可能发生不可预期的变化。

 

进程间通信IPC

由于多进程要并发协调工作，进程间的同步，通信是必须的

Linux下进程间通信：

1． 管道及有名管道：管道可用于拥有亲缘关系进程间通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除了管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信

2． 信号：信号用于通知接收进程有某种时间发生，除了用于进程间通信，还可以发信号给本身，linux除了支持unix早起语义函数sigal，还支持posix的sigaction

3． 报文队列（MESSAGE）（消息队列）：消息队列是消息的连接表，

4． 共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用ipc形式，是针对其他通信机制运行效率较低而设计的，往往与其他通信机制，如信号量结合使用，来达到进程进的同步和互斥

5． 信号量（semaphore）：只要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段

6． 套接字（socket）：要为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信，起初是unix系统的BSD分支处的，现在一般移植到类unix系统上

多线程都是在统一进程下，他们共享该进程的全局变量，我们通过全局变量实现线程间通信，如果是不同进程下两个线程间通信。类似进程间通信

 

线程的堆栈

生成子进程后，它会获取一部分该进程的堆栈空间，作为其名义上的私有空间，这些线程属于同一个进程，其他线程只要获取了你的私有堆栈上某些数据的指针，其他线程便可以自由访问你的名义上的私有空间上的数据变量

 

 

在子进程里fork

在子线程函数里调用system或者fork出错，或者fork产生的子进程是完全复制完全复制父进程的，一般不会有问题，如果进程或者线程较多的话有可能会造成思索

 

 

进程，线程和协程的关系

进程拥有自己独立的堆和栈，而且不共享堆栈，由操作系统分配

线程拥有独立的栈，共享堆，线程由操作系统调度

协程和线程一样共享堆，不共享栈，在协程代码里显示调度。

引入线程和协程的关系，是为了提高性能，但是也引入了很多麻烦，而且，协程会失去了标准县城使用多CPU的功能