线程 - 线程的由来、进程和线程的关系、进程创建_等待_退出详解

一、线程概念

1. 线程的出现

• 线程？
  先来简单了解一下：
  
  
  这里只是意会一下，不是说进程就只有一个 PCB + 进程地址空间而已（进程 = 内核数据结构 + 可执行程序），这样画是比较简单示意。

• 创建进程：
  进程创建的时空成本是较高的，有各种数据结构的创建，数据的加载。
  如地址空间就是父子进程各有一个：
  
  文件系统也是需要各有一个的：
  
  关于这一点，进程地址空间 和文件系统 这两个文章中都可见端倪，上面两个图都是从这两个文中拿来的（文章都很短，如果有兴趣可以翻翻）。

• 创建线程：
  地址空间和地址空间上的虚拟地址，本质是一种“资源”，是资源就可以共享。
  将代码分成几份，并创建对应个数的 PCB ，分别执行不同的代码区，就可以将串行执行变成了并发执行了。

我们的代码在进程中，全都是串行调用的，创建进程，是为了多执行流并发执行，所以创建进程和创建线程都可以，但是显然创建一个线程的成本要低得多啊！

2. linux 对线程的设计

操作系统（OS）要对线程进行管理——先描述，再组织。
下面我们来看，描述线程的结构体：

• 描述线程的结构体中要有各种信息，如对应的进程，线程标识符，线程优先级，上下文状态等，大概就如下：
  

• 我们觉得这样还是复杂，而且我们发现，线程中的很多信息是和进程的重合的，所以Linux 的设计者认为，进程和线程都是执行流，有很高的相似性，没必要单独设计数据结构和算法，可以直接复用代码，使用进程来模拟线程。如下：
  
  复用的话，维护成本较低；如果单独设计，就要单独设计数据结构、匹配的算法，代码会比较复杂。

• Linux 的线程模块是复用的进程的，而也有单独设计线程模块的系统，这个系统叫 Windows。

3. 线程

所以，我们可以了解到线程：

• 线程是进程内部的一个执行分支，线程在进程的地址空间内运行。
• 线程是 CPU 调度的基本单位。CPU 调度是让 PCB 排队的，现在线程就是复用的进程的 PCB, 所以CPU是可以调度一个个线程的。

二、进程和线程

1. 进程和线程的关系

进程是承担分配系统资源的基本实体，而线程是进程内的一个执行分支。所以线程算是包含在进程中的。

2. 进程的调度

CPU 不关心你是进程还是线程，按正常的调度算法执行就行了（当然有些属于线程、进程的细节会区别处理）。

3. 轻量级进程

从上面，我们可以看到，CPU 调度的执行流要么就是进程，要不就是线程。

• 对于Linux来说，所有的调度执行流都叫做轻量级进程，不区分进程和线程了。在 Linux中，线程是用进程模拟的，在 CPU 看来，看到的 PCB 都比传统的进程更轻量化，所以叫“轻量级进程”。
• 对于操作系统，进程内部只有一个执行流，那这个执行流就叫进程：