线程（LWP，light weight process）是轻量级的进程，本质仍是进程（在类unix环境下）。进程有独立地址空间，拥有PCB；线程也有PCB，但没有独立的地址空间（共享）。在Linux下，线程是最小的执行单位；进程是最小分配资源单位，可看成是只有一个线程的进程。

（1）Linux内核线程实现原理

类Unix系统中，早期是没有“线程”概念的，80年代才引入，借助进程机制实现出了线程的概念。因此在这类系统中，进程和线程关系密切。类unix操作系统和Windows操作系统的线程实现原理不一样，类unix操作系统的线程是依赖于进程实现的。

轻量级进程(light-weight process)，也有PCB，创建线程使用的底层函数和进程一样，都是clone，即fork和pthread_creat调用的底层函数都是clone。刚fork之后，子进程与父进程的大多数内容都是相同的，遵从读时共享，写时复制的原则，即子进程有开辟属于自己空间的能力，拥有自己独立的进程地址空间；而进程在pthread_creat后，产生的线程却无法从该地址空间中独立出去，它们（同一个进程中的所有线程）共享这一个地址空间，当然它们所属于自己的PCB，PCB是相互独立的。同一个进程的所有线程的PCB都保存有相同的页表，因此线程共享虚拟地址空间。

从内核里看进程和线程是一样的，都有各自不同的PCB，但是PCB中指向内存资源的三级页表是相同的，因此同一个进程中的多个线程在对同一个虚拟地址（线性地址）经过MMU变换为的物理地址都是同样的，则它们共享同一个虚拟地址空间。但是，每个线程又必须有属于自己的任务（指令集合，这些是各自独立的），这些都保存在寄存器和栈中，它们又保存在各自的PCB中。所有的函数占据的地址空间都为栈空间（向下增长），整个栈空间都是由一个个栈帧组成。每一个函数有属于自己的栈帧空间，栈帧空间里面存储了函数的局部变量、函数的形参和临时值。如进程中的某一个线程有属于自己执行的函数：

int main ( )            

{

   myprint( );

   return 0;

}

void myprint( )

{

   func( );

}

则main函数、myprint函数和func函数都位于栈空间（stack），每个函数都占据一个栈帧，如下：

三个栈帧空间连续分配，每个栈帧空间由ebp（头）和esp（尾）共同决定，它们各自存储在一个寄存器中，当main函数调用myprint函数时，此时两个寄存器的值变为第二个栈帧的头和尾，但是需要该函数调用完需要返回到main函数中，因此还需要把main函数的栈帧空间的头尾保存起来，这个就是临时值，保存在main函数的栈帧空间中。myprint函数调用func函数时同理，myprint栈帧空间的头尾作为临时值保存到myprint栈帧空间中。综上线程可以看做是寄存器和栈的集合。

在内核空间也有一个栈空间，称为内核栈，用于保存寄存器的值。如进程或者线程在切换时，需要保存寄存器的值，而这些值都保存在内核的栈空间中，因此每个线程也都有自己独立的内核栈空间。局部变量都存储于栈空间中（用户栈空间），而全局变量存储在寄存器中，切换时保存到了内核栈空间中。

进程可以蜕变成线程。一个进程创建一个线程时，自己本身也蜕变成为了一个线程。

在linux下，线程最是小的执行单位；进程是最小的分配资源单位。

三级映射：进程PCB→页目录（可看成数组，首地址位于PCB中）→页表→物理页面 →内存单元。

实际上，无论是创建进程的fork，还是创建线程的pthread_create，底层实现都是调用同一个内核函数clone。如果复制对方的地址空间，那么就产出一个“进程”；如果共享对方的地址空间，就产生一个“线程”。因此Linux内核是不区分进程和线程的。只在用户层面上进行区分。所以，线程所有操作函数 pthread_* 是库函数，而非系统调用。

（2）线程号与线程ID

查看某一个进程对应的所有线程的线程号（LWP号）：ps –Lf pid；如下图所示。线程号是Linux内核划分给线程CPU时间轮片的依据。UID为线程所属用户ID；PID为线程对应的进程ID，PPID进程的父进程ID，LWP为线程号，NLWP为该进程中线程的数目（下面3291号进程的线程数为3）。注意区分线程号与线程ID，两者不是一个概念。Linux内核就是根据线程号来划分CPU时间轮片的，而线程的ID用于区分线程。

线程ID是进程内部识别标志（两个进程间，线程ID允许相同，但是线程号必须不同，因为线程号是CPU时间片划分依据）；另外，线程ID明显比线程号和进程ID大得多（可通过ps –Lf pid查看），而线程号和进程ID数量级一样，且线程号和进程ID都不能相同，线程ID在不同进程中可以相同。

[root@localhost 01_pthread_test]# ps -Lf 3291

UID    PID    PPID  LWP   C  NLWP  STIME   TTY     STAT   TIME CMD

gdm    3291   3283   3291    0   3 14:18  ?   Sl    0:00 /usr/libexec/ibus-dconf

gdm    3291   3283   3297    0   3 14:18  ?   Sl    0:00 /usr/libexec/ibus-dconf

gdm    3291   3283   3298    0   3 14:18  ?   Sl    0:00 /usr/libexec/ibus-dconf

（3）线程共享资源

1.文件描述符表（共享打开的文件）；

2.每种信号的处理方式；

3.当前工作目录；

4.用户ID和组ID；

5.内存地址空间 (.text/.data/.bss/heap（堆）/共享库)，即用户空间中除了栈空间stack部分；

6.共享页表。

（4）线程非共享资源

1.线程id；

2.处理器现场（寄存器）和栈指针（指向内核栈）；

3.独立的栈空间（用户空间栈），即函数运行所需要的空间；

4.errno变量（全局变量），注意虽然位于.data段，但是非共享；

5.信号屏蔽字；

6.调度优先级。

（5）线程优缺点

优点：提高程序并发性；开销小；数据通信、共享数据方便。

缺点：库函数，不稳定；调试、编写困难、gdb不支持；对信号支持不好。

优点相对突出，缺点均不是硬伤。Linux下由于实现方法导致进程、线程差别不是很大。