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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)已經(jīng)可以支持多線程應(yīng)用程序的同時(shí)執(zhí)行。Linux作為一款優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，不僅支持多線程，而且具有著非常靈活和強(qiáng)大的線程管理能力。其中，線程堆棧就是Linux線程管理的核心之一。本文將詳細(xì)介紹Linux線程堆棧的基本概念和應(yīng)用分析，希望對(duì)廣大程序員有所幫助。
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一、線程堆棧的基本概念
線程堆棧（Thread Stack）是線程管理最基本的概念之一，也是最容易被人所理解的一個(gè)概念。它是一段連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域，用于保存線程的上下文信息。通俗地說，線程堆棧就像是一個(gè)存儲(chǔ)盒子，用于暫時(shí)保存當(dāng)前線程的執(zhí)行狀態(tài)，當(dāng)調(diào)用函數(shù)完成后，該狀態(tài)就被清除。
線程堆棧的實(shí)現(xiàn)方式通常有兩種：一種是在堆上分配內(nèi)存；另一種是在棧上分配內(nèi)存。在Linux下，默認(rèn)情況下，線程堆棧是在棧上動(dòng)態(tài)分配的。
每個(gè)線程都有其獨(dú)立的堆棧，而且堆棧大小是可以設(shè)置的。如果一個(gè)線程的堆棧大小不夠，則可能會(huì)導(dǎo)致棧溢出，從而使程序崩潰或數(shù)據(jù)出錯(cuò)。因此，在編寫多線程程序時(shí)，對(duì)線程堆棧的管理尤為重要，需要根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)置堆棧大小。
二、線程堆棧的應(yīng)用分析
線程堆棧除了作為存儲(chǔ)線程上下文信息的容器外，還有著其他應(yīng)用。下面我們將介紹線程堆棧的幾個(gè)重要應(yīng)用。
1. 保存函數(shù)調(diào)用信息
在程序中，每一個(gè)函數(shù)調(diào)用都會(huì)生成一個(gè)新的棧幀，這個(gè)棧幀會(huì)保存函數(shù)調(diào)用時(shí)的參數(shù)、局部變量和返回地址等信息。線程堆棧正是用來保存這些棧幀的。同時(shí)，各個(gè)棧幀之間也相互連接，往往形成一個(gè)堆棧結(jié)構(gòu)。
在多線程應(yīng)用中，每個(gè)線程都有自己的線程堆棧。線程在執(zhí)行過程中，由于會(huì)調(diào)用多個(gè)函數(shù)，并產(chǎn)生多個(gè)棧幀，因此需要比單線程程序更多的堆?？臻g。所以，合理的線程堆棧大小設(shè)置是非常重要的。
2. 檢測棧溢出
設(shè)置合理的線程堆棧大小可以幫助檢測棧溢出。如果一個(gè)線程的堆棧大小不夠，就可能發(fā)生棧溢出的情況。在Linux下，如果程序出現(xiàn)棧溢出，會(huì)產(chǎn)生SIGSEGV信號(hào)，從而導(dǎo)致程序異常退出。通過監(jiān)控這些信號(hào)，我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決棧溢出問題。
3. 保護(hù)堆棧
線程堆棧的空間是固定的，不能隨意擴(kuò)展或縮小。因此，當(dāng)函數(shù)調(diào)用次數(shù)超過了堆棧大小時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生棧溢出的問題。為了避免這種情況的發(fā)生，我們可以使用保護(hù)堆棧的技術(shù)。
保護(hù)堆棧的基本思想是設(shè)定一個(gè)警戒線，當(dāng)棧幀超出這條線時(shí)，就提示用戶程序存在問題。通過這種方式，我們可以在代碼運(yùn)行前就預(yù)測可能出現(xiàn)的棧溢出問題，并采取相應(yīng)的措施。
4. 監(jiān)控線程運(yùn)行狀態(tài)
線程堆棧是線程的執(zhí)行狀態(tài)的重要組成部分。我們可以通過監(jiān)控線程堆棧來了解線程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)。比如，在Linux下，可以使用gdb等調(diào)試工具來實(shí)時(shí)監(jiān)控線程堆棧，當(dāng)程序出現(xiàn)異?；虮罎r(shí)，往往可以通過查看堆棧信息來定位問題。
此外，線程堆棧還可以用于內(nèi)存分析和性能調(diào)優(yōu)等方面。線程堆棧是Linux線程管理中的一個(gè)非常重要的概念，對(duì)于程序的正確執(zhí)行和性能優(yōu)化都有著很大的影響。
三、
本文主要介紹了Linux線程堆棧的基本概念和應(yīng)用分析。線程堆棧是線程管理的重要組成部分，其作用非常廣泛。通過合理設(shè)置線程堆棧大小、檢測棧溢出、保護(hù)堆棧、監(jiān)控線程運(yùn)行狀態(tài)以及進(jìn)行內(nèi)存分析和性能調(diào)優(yōu)等方面的應(yīng)用，我們可以更好地管理和調(diào)優(yōu)Linux多線程應(yīng)用程序，提高程序的執(zhí)行效率和穩(wěn)定性。
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進(jìn)程和線程的區(qū)別和linux運(yùn)行狀態(tài)查看簡單
要了解二者的區(qū)別與聯(lián)系，首先得對(duì)進(jìn)程與線程有一個(gè)宏觀上的了解。
進(jìn)程，是并發(fā)執(zhí)行的程序在執(zhí)行過程中分配和管理資源的基本單位，是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，竟?fàn)幱?jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的基本單位。每一個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)自己的地址空間，即進(jìn)程空間或（虛空間）。進(jìn)程空間的大小 只與處理機(jī)的位數(shù)有關(guān)，一個(gè) 16 位長處理機(jī)的進(jìn)程空間大小為 216 ，而 32 位處理機(jī)的進(jìn)程空間大小為 232 。進(jìn)程至少有 5 種基本狀態(tài)，它們是：初始態(tài)，執(zhí)行態(tài)，等待狀態(tài)，就緒狀態(tài)，終止?fàn)顟B(tài)。
線程，在網(wǎng)絡(luò)或多用戶環(huán)境下，一個(gè)服務(wù)器通常需要接收大量且不確定數(shù)量用戶的并發(fā)請求，為每一個(gè)請求都創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程顯然是行不通的，——無論是從系統(tǒng)資源開銷方面或是響應(yīng)用戶請求的效率方面來看。因此，操作系統(tǒng)中線程的概念便被引進(jìn)了。線程，是進(jìn)程的一部分，一個(gè)沒有線程的進(jìn)程可以被看作是單線程的。線程有時(shí)又被稱為輕權(quán)進(jìn)程或輕量級(jí)進(jìn)程，也是 CPU 調(diào)度的一個(gè)基本單位。
說到這里，我們對(duì)進(jìn)程與線程都有了一個(gè)大體上的印象，現(xiàn)在開始說說二者大致的區(qū)別。
進(jìn)程的執(zhí)行過程是線狀的，盡管中間會(huì)發(fā)生中斷或暫停，但該進(jìn)程所擁有的資源只為該線狀執(zhí)行過程服務(wù)。一旦發(fā)生進(jìn)程上下文切換，這些資源都是要被保護(hù)起來的。這是進(jìn)程宏觀上的執(zhí)行過程。而進(jìn)程又可有單線程進(jìn)程與多線程進(jìn)程兩種。我們知道，進(jìn)程有 一個(gè)進(jìn)程控制塊 PCB ，相關(guān)程序段 和 該程序段對(duì)其進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集 這三部分，單線程進(jìn)程的執(zhí)行過程在宏觀上是線性的，微觀上也只有單一的執(zhí)行過程；而多線程進(jìn)程在宏觀上的執(zhí)行過程同樣為線性的，但微觀上卻可以有多個(gè)執(zhí)行操作（線程），如不同代碼片段以及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集。線程的改變只代表了 CPU 執(zhí)行過程的改變，而沒有發(fā)生進(jìn)程所擁有的資源變化。出了 CPU 之外，計(jì)算機(jī)內(nèi)的軟硬件資源的分配與線程無關(guān)，線程只能共享它所屬進(jìn)程的資源。與進(jìn)程控制表和 PCB 相似，每個(gè)線程也有自己的線程控制表 TCB ，而這個(gè) TCB 中所保存的線程狀態(tài)信息則要比 PCB 表少得多，這些信息主要是相關(guān)指針用堆棧（系統(tǒng)棧和用戶棧），寄存器中的狀態(tài)數(shù)據(jù)。進(jìn)程擁有一個(gè)完整的虛擬地址空間，不依賴于線程而獨(dú)立存在；反之，線程是進(jìn)程的一部分，沒有自己的地址空間，與進(jìn)程內(nèi)的其他線程一起共享分配給該進(jìn)程的所有資源。
線程可以有效地提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率，但并不是在所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中都是適用的，如某些很少做進(jìn)程調(diào)度和切換的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。使用線程的好處是有多個(gè)任務(wù)需要處理機(jī)處理時(shí)，減少處理機(jī)的切換時(shí)間；而且，線程的創(chuàng)建和結(jié)束所需要的系統(tǒng)開銷也比進(jìn)程的創(chuàng)建和結(jié)束要小得多。最適用使用線程的系統(tǒng)是多處理機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或分布式系統(tǒng)。
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1. 線程的執(zhí)行特性。
線程凱埋信只有 3 個(gè)基本狀態(tài)：就緒，執(zhí)行，阻塞。
線程存在 5 種基本操作來切換線程的狀態(tài)：派生，阻塞，激活，盯輪調(diào)度，結(jié)束。
2. 進(jìn)程通信。
單機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)程通信有 4 種形式：主從式，會(huì)話式，消息或郵箱機(jī)制，共享存儲(chǔ)區(qū)方式。
主從式典型例子：終端控制進(jìn)程和終端進(jìn)程。
會(huì)話式典型例子：用戶進(jìn)程與磁盤管理進(jìn)程之間的通信。
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參考書籍：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第 3 版）清華大學(xué)出版社張堯?qū)W 史美林 張高
在java編程中就經(jīng)常用到進(jìn)程和線程的概念。
1、線程：程序中單獨(dú)順序的控制流
線程本身依靠進(jìn)程運(yùn)行，不能獨(dú)立存在，線程是進(jìn)程中的順序控制流，只能使用系統(tǒng)分配給進(jìn)程的資源和環(huán)境，線程沒有獨(dú)立的地址空間。
2、進(jìn)程：執(zhí)行中的程序
系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)PID,一個(gè)進(jìn)程可以包含一個(gè)或多個(gè)線程，一個(gè)進(jìn)程至少包含一個(gè)線程，每個(gè)線程也會(huì)有自己的ID，但是這只是在它所屬的進(jìn)程之內(nèi)，不屬于系統(tǒng)ID。
3、單線程：程序中只存在一個(gè)線程，實(shí)際上函數(shù)運(yùn)行的主方法就是一個(gè)主線程
4、多線程：就是在一個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，多線程的目的是為了更好地使用CPU資源。
前臺(tái)和后臺(tái)
我們這里也要注意前臺(tái)和后臺(tái)的區(qū)別，前臺(tái)一般就是我們能夠看到的正在執(zhí)行的程序，一般系統(tǒng)的很多服務(wù)都是以后臺(tái)的形式存在，也就是我們看不到它們在執(zhí)行，但是它們一般都會(huì)常駐在系統(tǒng)中，直到關(guān)機(jī)才會(huì)液猜結(jié)束。
linux中查看進(jìn)程的ps和top
ps指令主要是用來查看目前系統(tǒng)中，有哪些進(jìn)程正在執(zhí)行，以及他們執(zhí)行的狀況。
ps -a 顯示當(dāng)前終端的所有進(jìn)程信息
ps -u 以用戶的格式顯示進(jìn)程信息
ps -x 顯示后臺(tái)進(jìn)程運(yùn)行的參數(shù)123
可以根據(jù)進(jìn)程的PID來終止進(jìn)程
kill 進(jìn)程PIDkill -9 進(jìn)程PID //強(qiáng)制終止進(jìn)程12
此外可以使用killall命令以名字的方式來殺死進(jìn)程
進(jìn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控top
1、監(jiān)視特定用戶
先執(zhí)行top命令，再輸入u,之后再輸入需要監(jiān)視的用戶，然后回車即可，你將會(huì)看到顯示的進(jìn)程都是你所指定的用戶正在運(yùn)行的程序
2、殺死特定進(jìn)程
先執(zhí)行top命令，再輸入k,再輸入你要?dú)⑺赖倪M(jìn)程ID，然后回車即可。
3、指定動(dòng)態(tài)刷新時(shí)間
top -d//指定系統(tǒng)更新進(jìn)程的時(shí)間為10秒1
PS：我們從top顯示的內(nèi)容可以獲取一些有用的信息，其中zombie代表的是僵尸進(jìn)程，即計(jì)算機(jī)無法回收內(nèi)存的進(jìn)程，Load average顯示的是當(dāng)前計(jì)算機(jī)負(fù)載情況，當(dāng)這些值很高的時(shí)候說明計(jì)算機(jī)CPU占用率很高，需要注意。還有顯示了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間的使用情況。其中PID=1的進(jìn)程是系統(tǒng)初始運(yùn)行的總進(jìn)程，很多進(jìn)程都是由它開啟的，這是一個(gè)特別重要的進(jìn)程。
監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息
顯示網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)信息的命令netstat，此命令用來顯示整個(gè)系統(tǒng)目前的網(wǎng)絡(luò)情況，例如目前的鏈接，數(shù)據(jù)包傳遞數(shù)據(jù)或是路由表內(nèi)容。
netstat -an //按一定順序排列netstat -anp //加上p就會(huì)顯示進(jìn)程號(hào)和相關(guān)程序12
顯示數(shù)據(jù)包經(jīng)歷歷程命令
traceroute 域名或者IP1
特別要注意在windows下面該命令是tracert
route命令用于顯示和操作IP路由表
linux 線程堆棧的介紹就聊到這里吧，感謝你花時(shí)間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux 線程堆棧,Linux線程堆棧的基本概念與應(yīng)用分析,進(jìn)程和線程的區(qū)別和linux運(yùn)行狀態(tài)查看簡單的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
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