1.什么是线程？

线程其实就是轻量级进程（LWP）。

轻量级进程（Light Weight Process）是指在操作系统级别上，将一个进程划分为多个执行单元，每个执行单元拥有自己的堆栈、程序计数器和资源使用情况，但共享同一进程的地址空间和文件描述符等资源。这些执行单元通常被称为线程（Thread）或者轻量级进程。

轻量级进程特点：

• 与传统的进程相比，轻量级进程的创建、切换和销毁都更为高效，占用的系统资源也较少。

• 轻量级进程提供了一种并发执行的机制，使得多个任务可以在同一个进程中并行执行。

• 不同线程之间可以通过共享内存等机制进行通信和同步，而无需通过进程间通信（IPC）的方式。这使得线程间的数据共享更加方便快捷，并且避免了进程间切换的开销。

• 轻量级进程在多核处理器上能够充分利用并发执行的优势，提高系统的吞吐能力。由于创建和销毁线程的开销相对较小，因此在需要频繁创建销毁线程的场景下，使用轻量级进程可以显著提升系统性能。

• 由于线程共享进程的地址空间，因此需要注意线程之间的数据竞争和同步问题。同时，多个线程之间的调度可能引发资源竞争、死锁等并发编程问题。因此，在设计和实现使用轻量级进程的应用程序时，需要充分考虑线程安全和并发控制的问题，以确保程序的正确性和稳定性。

2.线程实现原理

Linux线程的实现主要是通过引入线程组概念来实现。

• Linux线程组（Linux thread group）是一种进程内的线程组织方式，它们在内核中以一种特殊的方式进行管理。线程组由一个或多个线程组成，这些线程共享相同的进程资源，如虚拟地址空间、文件描述符和信号处理器。

• 在Linux中，每个进程都有一个主线程，也就是创建该进程的线程。当创建新的线程时，它们将与主线程一起组成一个线程组。线程组中的每个线程都有一个唯一的线程ID（TID），而线程组本身有一个线程组ID（TGID），该ID与主线程的TID相同。

2.1 多进程模型

每个进程都有独立的地址空间，文件表，信号表等资源。

2.2 多线程模型

线程是轻量级的进程，线程组把多个线程分成一组，首进程为主线程。

• 主线程有独立的地址空间，文件表，信号表等资源，线程组内其他线程共享主线程地址空间，文件表，信号表等资源。

• tgid表示进程ID，pid表示线程ID。主线程tgid等于pid，其他线程tgid等于主线程tgid。

2.3 查看进程组信息

执行ps -eLf命令查看进程ID，线程ID，线程组线程数量。

PID：进程ID（tgid：线程组ID）。

LWP：线程ID（pid）。

NLWP：线程组线程数量。

3.有了多进程，还要实现多线程？

实现多线程的目的是为了更为高效的利用CPU。

• 多线程由于共享内存地址空间，相对于多进程会有更多优势：

• 线程创建和终止的成本降低。

• 线程切换成本降低。

• 线程通信成本降低。

4.线程VS进程

• 进程：资源分配最小单位。

• 线程：系统调度最小单位。

5.多线程缺点

人无完人，多线程也不完美，多线程编程存在以下缺点：

• 安全性差：线程之间相互耦合，一个线程出问题会影响其他线程。

• 竞态条件：多线程访问共享资源时，如果没有合适的同步机制，很容易出错。

• 死锁：多个线程同时持有一些资源，并试图获取其他线程占用的资源时，可能会出现死锁问题。

• 编程难度大：多线程编程要考虑线程同步和互斥问题，要考虑负载均衡问题，编程难度很大。

• 调试困难：由于多线程的执行是并发和随机的，当程序出现问题时，调试起来可能比单线程更加困难。