上一期我們進行了線程控制的了解與相關(guān)操作，但是仍舊有一些問題沒有解決
本章第一階段就是解決tid的問題，第二階段是進行模擬一個簡易線程庫（為了加深對于C++庫封裝linux原生線程的理解），第三階段就是互斥。

線程id：

LWP與tid：

我們還是先來寫一段簡單的代碼進行驗證一下LWP與線程id的關(guān)系。

代碼：

驗證結(jié)果：

足以觀察到LWP與tid的差距是非常大的。

這說明給用戶提供的線程id并不是內(nèi)核中的LWP，而是自己維護的一個唯一值。
自己就是pthread庫。

雖然剛開始覺得不符合常理，但仔細想一想而本該如此：
因為linux并沒有線程，但是我們用戶需要線程的概念，所以pthread庫充當了一個中間角色，封裝linux中的輕量級進程，因此，并不需要呈現(xiàn)給用戶LWP的值，給用戶呈現(xiàn)自己封裝的線程id即可。就像C語言中的FILE，我們直接用庫封裝好的，并不需要在使用文件描述符fd了，也不需要展現(xiàn)給用戶。

因為庫提供了線程id，所以庫也要對pthread進行管理，怎么理解呢？
可以理解為學校給你提供了學號，所以學校要對你進行管理。

我們的linux肯定提供了輕量級進程的調(diào)度系統(tǒng)調(diào)用，但是一個線程不僅僅需要被調(diào)度，也需要一個id，棧大小，被誰啟動…這些屬性也是由庫做管理的！

針對管理我們要展開一下。

動態(tài)庫的加載：

那就要先看一下線程庫的加載，首先動態(tài)庫和我們的程序肯定都是在磁盤上的文件。

當我們./運行時，會建立內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 加載數(shù)據(jù)與代碼。

當我們執(zhí)行到pthread_create時，因為我們還未加載動態(tài)庫，會觸發(fā)缺頁中斷，去加載動態(tài)庫，再將動態(tài)庫映射到共享區(qū)。

此時我們就可以正常去執(zhí)行我們的pthread_create去創(chuàng)建線程了。

而我們也說過庫需要對我們的線程id，棧的大小…進行維護，也就是進行管理

而管理就需要對該對象進行描述再進行組織，下圖就是描述他的結(jié)構(gòu)體pthread_t。
其中的struct pthread是用戶最基本的線程屬性，線程局部存儲我們稍后再來進行講解。而編程棧就是我們常說的每個線程都有一個獨立的線程棧！

組織我們可以看成是使用一個數(shù)組進行組織起來的。

線程id：

所以以后想找線程屬性，擁有地址即可進行管理，而我們的tid就是相應(yīng)的pthread_t的地址。

如何理解維護在庫中：

我們還是以FILE進行舉例。
我們的FILE是一個結(jié)構(gòu)體：

struct FILE
{int fd;char buff[N];...
}

我們打開一個文件會得到一個FILE的指針。

而這個FILE結(jié)構(gòu)體指針就維護在標準庫中，進入這個函數(shù)時，會執(zhí)行malloc(sizeof(struct FILE))類似的代碼在堆上申請空間，等執(zhí)行完之后返回給用戶FILE*，讓用戶進行操控。所以我們也就可以理解維護在庫中了。

就像我們使用STL中的各種容器，不需要管底層是如何擴容的。

再次感受一下pthread_join（）：

所以我們也就理解了pthread_create時的attr
這就是用來控制pthread_t的屬性，比如控制棧的大小…

總結(jié)：linux線程 = pthread庫 + LWP，其中內(nèi)核維護的LWP與動態(tài)庫中維護的線程是1：1的。

但是同學們，我們該如何保障新線程輕量級進程會使用你指定的棧？
因為我們的輕量級進程中有一個系統(tǒng)調(diào)用：clone。

第一個是回調(diào)函數(shù)，第二個就是指定的棧，第三個是參數(shù)，所以pthread庫本質(zhì)就是對這樣的一堆系統(tǒng)調(diào)用進行封裝。

線程局部存儲：

現(xiàn)在還剩最后一個問題，線程局部存儲是啥？
我們先來看這樣一段代碼：
搞一個全局變量，新線程改，主線程讀取。

現(xiàn)象： 一改具改，符合預期。

但是如果我們想要互相不影響，也就是新主線程雖然用同一個全局變量名字，但是實際卻是兩個地址。
我們可以加入編譯選項__thread
注意：這個只可以修飾全局的內(nèi)置類型。

現(xiàn)象：可以看到虛擬地址也不相同。

結(jié)論：雖然看起來還是用一個，但實際上各自私有一份

封裝線程庫：

本質(zhì)是為了更好的理解C++11是如何進行封裝的。

我們的目標是實現(xiàn)如下幾個接口：

也可以在來一個GetStatus，調(diào)用可以觀察到此線程是否正在運行。

封裝：

先來解釋一下成員變量，_name就是線程名字，_tid是線程id，_func是用戶傳遞來的要執(zhí)行的函數(shù)，_isRunning是代表當前線程是否在運行。

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在實現(xiàn)時有兩個的坑點。
其一：因為我們是進行封裝，所以是在類中實現(xiàn)。
但是我們將routine寫出了之后卻找不到對應(yīng)routine，這是因為類中的成員默認有隱含的this指針，所以參數(shù)的個數(shù)就不匹配了。

解決這種問題的辦法很多，但我們最喜歡用static進行修飾，這樣就不會有this指針了，這個函數(shù)屬于整個類。

可是這樣我們就無法訪問類中的成員變量了，因為沒有this指針~

那怎么辦？
把this指針當做參數(shù)傳給routine！

這樣就可以調(diào)用外部給我們傳的指定函數(shù)了。
可是這樣調(diào)用未免有些丑陋。

在將stop，join進行填補即可，注意，我們的構(gòu)造函數(shù)需要一個你指定的名字和待執(zhí)行函數(shù)。

主函數(shù)代碼：

現(xiàn)象：

也是完成了我們預期的工作。

源代碼：

#include <iostream>
#include <string>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>namespace cyc
{class mythread{public:typedef void (*func_t)(std::string);mythread(const std::string &name, func_t func) : _name(name), _func(func), _isRunning(false){}~mythread(){}void Excute(){_isRunning = true;_func(_name);_isRunning = false;}static void *routine(void *arg){mythread *self = static_cast<mythread *>(arg);self->Excute();return nullptr;}void Start(){int n = ::pthread_create(&_tid, nullptr, routine, (void *)this);if (n != 0){perror("pthread_create fail");exit(1);}}void Stop(){if (_isRunning){pthread_cancel(_tid);_isRunning = false;}}void Join(){int n = pthread_join(_tid, nullptr);if (n != 0){perror("pthread_join fail");exit(1);}}std::string GetStatus(){if(_isRunning) return "Running";else return "sleeping";}private:std::string _name;pthread_t _tid;func_t _func;bool _isRunning;};
}

于是我們就完成了一個很簡易的封裝~

互斥：

多個線程能夠看到的資源叫做共享資源。
但是也會有一些問題，比如我們線程通信，一個線程想寫hello world，但是剛寫了hello就被另一個進程獨走了，叫做讀寫不一致，
所以我們需要對共享資源做保護。

其中最簡單的方法是互斥。

但是我們總要先見一見吧。
我們模擬一個搶票的代碼，假設(shè)一共有1w張票，創(chuàng)建4哥線程同時去搶，每搶一次記錄一下?lián)屩暗钠睌?shù)，當票數(shù)<=0就是出現(xiàn)了問題。

我們就是用剛剛模擬實現(xiàn)的線程進行操作。
代碼：

現(xiàn)象：

果然出現(xiàn)了0甚至負數(shù)，這就證明我們的搶票提供非常的失敗~

可是原理是什么呢？

首先我們要有兩個儲備知識。
其一是判斷也是一種運算，為邏輯運算。
一共有兩種運算，分別為算術(shù)運算與邏輯運算，簡稱算羅運算。

其二是線程的切換，CPU內(nèi)寄存器只有一套，但是擁有的數(shù)據(jù)有多套。切換時帶走自己的數(shù)據(jù)，回來時會回復！

對于1來說，邏輯判斷至少分為3步，雖然語法上表現(xiàn)為3步，但是實際轉(zhuǎn)換到匯編有2-3步。
我們假設(shè)線程1在還有最后一張票時進入，已經(jīng)判斷完畢了，但是此時tickets還沒進行--，這時時間片到了，線程1被切換，帶走了當前寄存器的值與記錄執(zhí)行到的語句。同理2，3，4也都分別執(zhí)行完判斷語句就被切換這就有很大的問題了。

因為只有一張票卻有4個線程進入了，等線程a，b，c，d分別恢復時將數(shù)據(jù)又放回到寄存器中。
注意：進行--時需要將數(shù)據(jù)重讀，修改，在放回內(nèi)存中這三步

所以票數(shù)就變?yōu)?，-1，-2…

下章繼續(xù)~