【操作系统】线程

计算机组成

计算机核心：CPU，承担了所有任务

计算机是由cpu+许多寄存器组成，memory是寄存器。在此基础上加上操作系统，在操作系统的基础上运行许多应用程序。

任务管理器：当前操作系统都运行了哪些应用程序。

• 应用：正在使用的程序
• 后台：一般是看不到的，例如flash或者是硬件驱动
• windows进程：操作系统启动时需要依赖的各种服务

操作系统：计算机管理者，负责：任务调度、资源分配、统领计算机硬件。程序在操作系统上运行。

进程

关系：程序存储在电脑里，操作系统通过执行程序中的文件(exe)，操作系统就将程序运行起来了，就变成了操作系统中的各个进程，程序加载至内存，一个程序可以有多个进程。

进程：进程是一个具有独立功能的程序，在一个数据集上的一次动态执行过程。

简言之：进程是跑起来的程序。

进程的性质：

1. 动态性：进程是程序的一次执行过程，临时的，有生命周期的，动态产生，动态消亡
2. 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行
3. 独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
4. 结构性：进程由程序、数据集合、进程控制块(PCB)三部分组成

每个进程都有一个pid号，多个相同程序的多个进程，pid小的是父进程。

• 进程process：系统分配资源的基本单元
• 线程thread：cpu调度和执行的基本单元

为什么引入线程？

进程间的切换，代价太大，无法满足需求，因此引入线程。

线程之间相互独立，但是例如内存空间、文件句柄、网络句柄，都是进程中的，是按照进程分配的，因此线程是共享的，线程切换不需要重新分配这些资源。

线程在任务切换中，是比进程快的，正是由于不需要切换资源。

为什么要使用线程？

1. 更快的完成任务
2. 当一些需要同时操作的场景，例如下载的同时聊天，使其互不影响

多个线程如何执行的？

三种执行方式：

• 串行：按顺序执行
• 并行：同一时间一起，例如赛跑
• 并发：单核CPU无法并行，一个CPU在同一时间只能完成一个任务，但是多核就可以

并发是主要的多线程执行方式。

操作系统的任务调度采用的方式：时间片轮转的抢占式调用。

同时：让用户感觉是同时在执行，其实是几个任务切换着去执行，每执行一小部分就更换。

理论上，多核cpu可以实现并行，但是并发才是主要的执行方式，而且一般都是并发。

一个CPU同一时间只能执行一个任务，那么个所有要执行的任务，分配一个时间片，例如x秒，那么x秒之后，无论当前任务是否执行完毕，都会开始执行下一个任务。

并发：相同时间间隔交替执行。

线程是并发执行的，采用的是时间片轮转的抢占式调用。

CreateThread函数

调用函数之后返回线程句柄handle，用来操作线程的。句柄可以理解为id，对应唯一一个标识。

参数：

1. 安全描述符：一般是NULL
2. 栈大小：一般是0，标识默认大小1mb
3. 线程函数地址：标识函数的功能
4. 线程函数形参：函数的参数
5. 创建线程的初始状态：0表示创建后立刻执行，CREATE_SUSPENDED创建后立刻挂起
6. 线程id：一般是NULL

关于线程函数：表示线程要做的事情，而形参就是里面的一个单参数。

线程函数必须是一个参数，如果是多个参数，可以传入结构体。

最后的线程id，仅用来区分不同线程，而对线程的使用，是句柄的功能。

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter){
    int count=(int)lpParameter;
    return 0;
}
 
CreateThread(0,0,&ThreadProc,(void*)80,0,0);

说明：

• DWORD表示双字节数据类型，可以理解为unsigned int
• WINAPI是windows调用约定，仅windows可以用
• LPVOID和void*是一回事
• 在函数中必须有形参类型转换

内核对象

每次创建线程之后，系统就会在内部为线程分配一个内核对象，即一个thread对应一个内核对象。

内核对象作用：实现线程管理的函数

内核对象是什么：操作系统和线程的操作接口，实现了用户和操作系统的交互。

操作系统只管创建内核对象，但是不管回收，如果不回收，就会内存泄漏。

操作系统回收内核对象过程

内置内核对象计数器，初始为0，创建线程+1，系统分配内核对象+1，也就是说，创建完线程之后就直接是2了。

线程执行完毕-1，手动关闭句柄-1，到此为0，完成了线程回收。

退出线程两步：

1. 线程执行结束，有些时候并不能自行结束，需要人工，例如bool的标志位，或者等待或者强制
2. CloseHandle

如果在流程中有死循环，先考虑用标志位退出。

if(handle){
    isQuit=false;
    if(WAIT_TIMEOUT==WaitForSingleObject(handle,100);
        TerminateThread(handle,-1);
    }
    CloseHandle(handle);
    handle=0;
}

首先要温和的退出，然后系统等待时间，如果超时了，就强制退出。

挂起=暂时不执行。

SuspendThread(handle);ResumeThread(handle);

有挂起计数器，挂起一次+1，恢复一次-1，0是最小的，不会再小了。