线程是有趣的
线程类似于进程。如同进程，线程由内核按时间分片进行管理。在单处理器系统中，内核使用时间分片来模拟线程的并发执行，这种方式和进程的相同。而在多处理器系统中，如同多个进程，线程实际上一样可以并发执行。
那么为什么对于大多数合作性任务，多线程比多个独立的进程更优越呢？这是因为，线程共享相同的内存空间。不同的线程可以存取内存中的同一个变量。所以，程序中的所有线程都可以读或写声明过的全局变量。如果曾用 fork() 编写过重要代码，就会认识到这个工具的重要性。为什么呢？虽然 fork() 允许创建多个进程，但它还会带来以下通信问题: 如何让多个进程相互通信，这里每个进程都有各自独立的内存空间。对这个问题没有一个简单的答案。虽然有许多不同种类的本地 IPC (进程间通信），但它们都遇到两个重要障碍：
- 强加了某种形式的额外内核开销，从而降低性能。
- 对于大多数情形，IPC 不是对于代码的“自然”扩展。通常极大地增加了程序的复杂性。
双重坏事: 开销和复杂性都非好事。如果曾经为了支持 IPC 而对程序大动干戈过，那么您就会真正欣赏线程提供的简单共享内存机制。由于所有的线程都驻留在同一内存空间，POSIX 线程无需进行开销大而复杂的长距离调用。只要利用简单的同步机制，程序中所有的线程都可以读取和修改已有的数据结构。而无需将数据经由文件描述符转储或挤入紧窄的共享内存空间。仅此一个原因，就足以让您考虑应该采用单进程/多线程模式而非多进程/单线程模式。
线程是快捷的
不仅如此。线程同样还是非常快捷的。与标准 fork() 相比，线程带来的开销很小。内核无需单独复制进程的内存空间或文件描述符等等。这就节省了大量的 CPU 时间，使得线程创建比新进程创建快上十到一百倍。因为这一点，可以大量使用线程而无需太过于担心带来的 CPU 或内存不足。使用 fork() 时导致的大量 CPU 占用也不复存在。这表示只要在程序中有意义，通常就可以创建线程。
当然，和进程一样，线程将利用多 CPU。如果软件是针对多处理器系统设计的，这就真的是一大特性（如果软件是开放源码，则最终可能在不少平台上运行）。特定类型线程程序（尤其是 CPU 密集型程序）的性能将随系统中处理器的数目几乎线性地提高。如果正在编写 CPU 非常密集型的程序，则绝对想设法在代码中使用多线程。一旦掌握了线程编码，无需使用繁琐的 IPC 和其它复杂的通信机制，就能够以全新和创造性的方法解决编码难题。所有这些特性配合在一起使得多线程编程更有趣、快速和灵活。
线程是可移植的
如果熟悉 Linux 编程，就有可能知道 __clone() 系统调用。__clone() 类似于 fork()，同时也有许多线程的特性。例如，使用 __clone()，新的子进程可以有选择地共享父进程的执行环境（内存空间，文件描述符等）。这是好的一面。但 __clone() 也有不足之处。
线程的主要学习内容
什么是线程
- 技术上，线程可以定义为：可以被操作系统调度的独立的指令流。但是这是什么意思呢？
- 对于软件开发者，在主程序中运行的“函数过程”可以很好的描述线程的概念。
- 进一步，想象下主程序（a.out）包含了许多函数，操作系统可以调度这些函数，使之同时或者（和）独立的执行。这就描述了“多线程”程序。
- 怎样完成的呢？
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在理解线程之前，应先对UNIX进程（process）有所了解。进程被操作系统创建，需要相当多的“额外开销”。进程包含了程序的资源和执行状态信息。如下：
- 进程ID，进程group ID，用户ID和group ID
- 环境
- 工作目录
- 程序指令
- 寄存器
- 栈
- 堆
- 文件描述符
- 信号动作（Signal actions）
- 共享库
- 进程间通信工具（如：消息队列，管道，信号量或共享内存）
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UNIX PROCESS |
THREADS WITHIN A UNIX PROCESS |
- 线程使用并存在于进程资源中，还可以被操作系统调用并独立地运行，这主要是因为线程仅仅复制必要的资源以使自己得以存在并执行。
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独立的控制流得以实现是因为线程维持着自己的：
- 堆栈指针
- 寄存器
- 调度属性（如：策略或优先级）
- 待定的和阻塞的信号集合（Set of pending and blocked signals）
- 线程专用数据（TSD：Thread Specific Data.）
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因此，在UNIX环境下线程：
- 存在于进程，使用进程资源
- 拥有自己独立的控制流，只要父进程存在并且操作系统支持
- 只复制必可以使得独立调度的必要资源
- 可以和其他线程独立（或非独立的）地共享进程资源
- 当父进程结束时结束，或者相关类似的
- 是“轻型的”，因为大部分额外开销已经在进程创建时完成了
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因为在同一个进程中的线程共享资源：
- 一个线程对系统资源（如关闭一个文件）的改变对所有其它线程是可以见的
- 两个同样值的指针指向相同的数据
- 读写同一个内存位置是可能的，因此需要成员显式地使用同步
使用线程设计程序
- 在现代多CPU机器上，pthread非常适于并行编程。可以用于并行程序设计的，也可以用于pthread程序设计。
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并行程序要考虑许多，如下：
- 用什么并行程序设计模型？
- 问题划分
- 加载平衡（Load balancing）
- 通信
- 数据依赖
- 同步和竞争条件
- 内存问题
- I/O问题
- 程序复杂度
- 程序员的努力/花费/时间
- ...
- 包含这些主题超出本教程的范围，有兴趣的读者可以快速浏览下“Introduction to Parallel Computing”教程。
- 大体上，为了使用Pthreads的优点，必须将任务组织程离散的，独立的，可以并发执行的。例如，如果routine1和routine2可以互换，相互交叉和（或者）重叠，他们就可以线程化。
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拥有下述特性的程序可以使用pthreads：
- 工作可以被多个任务同时执行，或者数据可以同时被多个任务操作。
- 阻塞与潜在的长时间I/O等待。
- 在某些地方使用很多CPU循环而其他地方没有。
- 对异步事件必须响应。
- 一些工作比其他的重要（优先级中断）。
- Pthreads 也可以用于串行程序，模拟并行执行。很好例子就是经典的web浏览器，对于多数人，运行于单CPU的桌面/膝上机器，许多东西可以同时“显示”出来。
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使用线程编程的几种常见模型：
- 管理者/工作者（Manager/worker）：一个单线程，作为管理器将工作分配给其它线程（工作者），典型的，管理器处理所有输入和分配工作给其它任务。至少两种形式的manager/worker模型比较常用：静态worker池和动态worker池。
- 管道（Pipeline）：任务可以被划分为一系列子操作，每一个被串行处理，但是不同的线程并发处理。汽车装配线可以很好的描述这个模型。
- Peer: 和manager/worker模型相似，但是主线程在创建了其它线程后，自己也参与工作。
共享内存模型（Shared Memory Model）:
- 所有线程可以访问全局，共享内存
- 线程也有自己私有的数据
- 程序员负责对全局共享数据的同步存取（保护）
线程安全（Thread-safeness）:
- 线程安全：简短的说，指程序可以同时执行多个线程却不会“破坏“共享数据或者产生“竞争”条件的能力。
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例如：假设你的程序创建了几个线程，每一个调用相同的库函数：
- 这个库函数存取/修改了一个全局结构或内存中的位置。
- 当每个线程调用这个函数时，可能同时去修改这个全局结构活内存位置。
- 如果函数没有使用同步机制去阻止数据破坏，这时，就不是线程安全的了。