要在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)多線程，必須有操作系統(tǒng)的支持。Linux 32位或64位操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序提供了多線程的支持，所以Windows NT/2000/XP/7/8/10是多線程操作系統(tǒng)。根據(jù)進(jìn)程與線程的支持情況，可以把操作系統(tǒng)大致分為如下幾類：

（1）單進(jìn)程、單線程，MS-DOS大致是這種操作系統(tǒng)。

（2）多進(jìn)程、單線程，多數(shù)UNIX（及類UNIX的Linux）是這種操作系統(tǒng)。

（3）多進(jìn)程、多線程，Win32（Windows NT/2000/XP/7/8/10等）、Solaris 2.x和OS/2都是這種操作系統(tǒng)。

（4）單進(jìn)程、多線程，VxWorks是這種操作系統(tǒng)。

具體到Linux C++的開發(fā)環(huán)境，它提供了一套POSIX API函數(shù)來管理線程，用戶既可以直接使用這些POSIX API函數(shù)，也可以使用C++自帶的線程類。作為一名Linux C++開發(fā)者，這兩者都應(yīng)該會(huì)使用，因?yàn)樵贚inux C++程序中，這兩種方式都有可能出現(xiàn)。

現(xiàn)代操作系統(tǒng)大多支持多線程概念，每個(gè)進(jìn)程中至少有一個(gè)線程，所以即使沒有使用多線程編程技術(shù)，進(jìn)程也含有一個(gè)主線程，所以也可以說，CPU中執(zhí)行的是線程，線程是程序的最小執(zhí)行單位，是操作系統(tǒng)分配CPU時(shí)間的最小實(shí)體。一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行說到底是從主線程開始的，如果需要，可以在程序任何地方開辟新的線程，其他線程都是由主線程創(chuàng)建的。一個(gè)進(jìn)程正在運(yùn)行，也可以說是一個(gè)進(jìn)程中的某個(gè)線程正在運(yùn)行。一個(gè)進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的公共資源，比如虛擬地址空間、全局變量等。每個(gè)線程也可以擁有自己私有的資源，如堆棧、在堆棧中定義的靜態(tài)變量和動(dòng)態(tài)變量、CPU寄存器的狀態(tài)等。

線程總是在某個(gè)進(jìn)程環(huán)境中創(chuàng)建的，并且會(huì)在這個(gè)進(jìn)程內(nèi)部銷毀。線程和進(jìn)程的關(guān)系是：線程是屬于進(jìn)程的，線程運(yùn)行在進(jìn)程空間內(nèi)，同一進(jìn)程所產(chǎn)生的線程共享同一內(nèi)存空間，當(dāng)進(jìn)程退出時(shí)，該進(jìn)程所產(chǎn)生的線程都會(huì)被強(qiáng)制退出并清除。線程可與屬于同一進(jìn)程的其他線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源，但是其本身基本上不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的信息（如程序計(jì)數(shù)器、一組寄存器和線程棧，線程棧用于維護(hù)線程在執(zhí)行代碼時(shí)需要的所有函數(shù)參數(shù)和局部變量）。

相對(duì)于進(jìn)程來說，線程所占用的資源更少。比如創(chuàng)建進(jìn)程，系統(tǒng)要為它分配很大的私有空間，占用的資源較多；而對(duì)于多線程程序來說，由于多個(gè)線程共享一個(gè)進(jìn)程地址空間，因此占用的資源較少。此外，進(jìn)程間切換時(shí)，需要交換整個(gè)地址空間，而線程間切換時(shí)，只是切換線程的上下文環(huán)境，因此效率更高。在操作系統(tǒng)中引入線程帶來的主要好處是：

（1）在進(jìn)程內(nèi)創(chuàng)建、終止線程比創(chuàng)建、終止進(jìn)程要快。

（2）同一進(jìn)程內(nèi)線程間的切換比進(jìn)程間的切換要快，尤其是用戶級(jí)線程間的切換。

（3）每個(gè)進(jìn)程具有獨(dú)立的地址空間，而該進(jìn)程內(nèi)的所有線程共享該地址空間，因此線程的出現(xiàn)可以解決父子進(jìn)程模型中子進(jìn)程必須復(fù)制父進(jìn)程地址空間的問題。

（4）線程對(duì)解決客戶/服務(wù)器模型非常有效。

雖然多線程給應(yīng)用開發(fā)帶來了不少好處，但并不是所有情況下都要去使用多線程，要具體問題具體分析。通常在下列情況下可以考慮使用多線程：

（1）應(yīng)用程序中的各任務(wù)相對(duì)獨(dú)立。

（2）某些任務(wù)耗時(shí)較多。

（3）各任務(wù)有不同的優(yōu)先級(jí)。

（4）一些實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用。

值得注意的是，一個(gè)進(jìn)程中的所有線程共享它們父進(jìn)程的變量，但同時(shí)每個(gè)線程可以擁有自己的變量。

一個(gè)線程在從創(chuàng)建到結(jié)束這一生命周期中，總是處于下面4個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)。

1）就緒態(tài)

線程能夠運(yùn)行的條件已經(jīng)滿足，只是在等待處理器（處理器要根據(jù)調(diào)度策略來把就緒態(tài)的線程調(diào)度到處理器中運(yùn)行）。處于就緒態(tài)的原因可能是線程剛剛被創(chuàng)建（剛創(chuàng)建的線程不一定馬上運(yùn)行，一般先處于就緒態(tài)），也可能是剛剛從阻塞狀態(tài)中恢復(fù)，還可能是因被其他線程搶占而處于就緒態(tài)。

2）運(yùn)行態(tài)

運(yùn)行態(tài)表示線程正在處理器中運(yùn)行，正占用著處理器。

3）阻塞態(tài)

由于在等待處理器之外的其他條件而無法運(yùn)行的狀態(tài)叫作阻塞態(tài)。這里的其他條件包括I/O操作、互斥鎖的釋放、條件變量的改變等。

4）終止態(tài)

終止態(tài)就是線程的線程函數(shù)運(yùn)行結(jié)束或被其他線程取消后處于的狀態(tài)。處于終止態(tài)的線程雖然已經(jīng)結(jié)束了，但它所占資源還沒有被回收，而且還可以被重新復(fù)活。我們不應(yīng)該長(zhǎng)時(shí)間讓線程處于這種狀態(tài)，線程處于終止態(tài)后應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行資源回收，下面會(huì)講到如何回收。

線程函數(shù)就是線程創(chuàng)建后進(jìn)入運(yùn)行態(tài)后要執(zhí)行的函數(shù)。執(zhí)行線程說到底就是執(zhí)行線程函數(shù)。這個(gè)函數(shù)是我們自定義的，然后在創(chuàng)建線程時(shí)把我們的函數(shù)作為參數(shù)傳入線程創(chuàng)建函數(shù)。

同理，中斷線程的執(zhí)行就是中斷線程函數(shù)的執(zhí)行，以后再恢復(fù)線程的時(shí)候，就會(huì)在前面線程函數(shù)暫停的地方繼續(xù)執(zhí)行下面的代碼。結(jié)束線程也就不再運(yùn)行線程函數(shù)。線程的函數(shù)可以是一個(gè)全局函數(shù)或類的靜態(tài)函數(shù)，比如在POSIX線程庫中，它通常這樣聲明：

void *ThreadProc (void *arg)；

其中，參數(shù)arg指向要傳給線程的數(shù)據(jù)，這個(gè)參數(shù)是在創(chuàng)建線程的時(shí)候作為參數(shù)傳入線程創(chuàng)建函數(shù)中的。函數(shù)的返回值應(yīng)該表示線程函數(shù)運(yùn)行的結(jié)果：成功還是失敗。注意函數(shù)名ThreadProc可以是自定義的函數(shù)名，這個(gè)函數(shù)是用戶自己先定義好，然后由系統(tǒng)來調(diào)用。

既然句柄是用來標(biāo)識(shí)線程對(duì)象的，那線程本身用什么來標(biāo)識(shí)呢？在創(chuàng)建線程的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)為線程分配唯一的ID作為線程的標(biāo)識(shí)，這個(gè)ID從線程創(chuàng)建開始就存在，一直伴隨著線程的結(jié)束才消失。線程結(jié)束后，該ID就自動(dòng)不存在，我們不需要去顯式清除它。

通常線程創(chuàng)建成功后會(huì)返回一個(gè)線程ID。

在Linux C++開發(fā)環(huán)境中，通常有兩種方式來開發(fā)多線程程序：一種是利用POSIX多線程API函數(shù)來開發(fā)多線程程序，另一種是利用C++自帶線程類來開發(fā)多線程程序。這兩種方式各有利弊。前一種方法比較傳統(tǒng)，后一種方法比較新，是C++11推出的方法。為何C++程序員也要熟悉POSIX多線程開發(fā)呢？這是因?yàn)镃++11以前，在C++里面使用多線程一般都是利用POSIX多線程API，或者把POSIX多線程API封裝成類，再在公司內(nèi)部供大家使用。因此，一些老項(xiàng)目都是和POSIX多線程庫相關(guān)的，這也使得我們必須熟悉它，因?yàn)楹芸赡苓M(jìn)入公司后會(huì)要求維護(hù)以前的程序代碼。而C++自帶線程類很可能在以后開發(fā)新的項(xiàng)目時(shí)會(huì)用到?？傊?#xff0c;技多不壓身。