线程 ID

摘自《Linux 环境编程：从应用到内核》

　　在 Linux 中，目前的线程实现是 Native POSIX Thread Library，简称 NPTL。在这种实现下，线程又被称为轻量级进程（Light Weighted Process），每一个用户态的线程，在内核中都有一个调度实体，也拥有自己的进程描述符。

对于进程，可以使用下面的系统调用，获取进程 ID

pid_t getpid(void);

如：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    pid_t pid = getpid();
    printf("pid = %d\n", pid);
    while(1);
    return 0;
}

打印：

jingyg@jingyg:~/share/mytest/linux_userspace/0$ gcc -g -Wall 0_1_hello_world.c -o hello_world
jingyg@jingyg:~/share/mytest/linux_userspace/0$ ./hello_world 
pid = 3929

使用 ps 命令查看进程 ID，（加 -L 选项可以显示线程信息，LWP：线程 ID（调用 gettid()系统调用的返回值），NLWP：线程组内的线程个数）

jingyg@jingyg:~$ ps -efL
UID        PID  PPID   LWP  C NLWP STIME TTY          TIME CMD
jingyg    3929  3436  3929 99    1 03:07 pts/1    00:01:24 ./hello_world

可以看到 PID 和 LWP 的值一样。
多线程的进程，又被称作线程组，线程组内的第一个线程，在用户态被称作主线程（main thread）。内核在创建第一个线程时，会将线程组 ID （即进程 ID） 的值设置为第一个线程的线程 ID。

 

虽然 Linux 提供了 gettid 系统调用来返回线程 ID，但是可惜的是 glibc 并没有将该系统调用封装并开放给程序员使用。如果确实需要获取线程 ID，可以采用如下方法：

#include <sys/syscall.h>
int TID = syscall(SYS_gettid);

如

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>

int main()
{
    pid_t pid = getpid();
    printf("pid = %d\n", pid);

    int tid = syscall(SYS_gettid);
    printf("tid = %d\n", tid);
    return 0;
}

打印：

jingyg@jingyg:~/share/mytest/linux_userspace/0$ ./hello_world 
pid = 3995
tid = 3995

pthread_self()

pthread 库中有一个 pthread_self() 接口用来获取线程 ID，但是这个 ID并不是内核中那个线程 ID

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);

pthread_t 到底是个什么样的数据结构呢？因为 POSIX 标准并没有限制 pthread_t 的数据类型，所以该类型取决于具体实现。对于 Linux 目前使用的 NPTL 实现而言，pthread_t 类型的线程 ID，本质上就是一个进程地址空间上的一个地址，而且 pthread_t 类型的线程 ID很有可能被复用：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

void* thread_work(void* param)
{
    printf("pthread_self : %p\n", (void*)pthread_self());
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t tid = 0;
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_work, NULL);
    ret = pthread_join(tid, NULL);

    ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_work, NULL);
    ret = pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

打印：（编译 pthread 相关接口时，需要加上 -lpthread 选项，如 gcc -g -Wall 0_1_hello_world.c -o hello_world -lpthread）

jingyg@jingyg:~/share/mytest/linux_userspace/0$ ./hello_world 
pthread_self : 0xb7525b40
pthread_self : 0xb7525b40

如果线程退出了，重新创建的线程很可能复用同一个 pthread_t 类型的 ID。在设计调试日志时，用 pthread_t 类型的 ID 来标识进程就不太合适了。

采用 pid_t 类型的线程 ID 来唯一标识进程由以下优势：

• 返回类型是 pid_t 类型，进程之间不会存在重复的线程 ID，而且不同线程之间也不会重复，在任意时刻都是全局唯一的值
• proc 中记录了线程的相关信息，可以方便的查看 /proc/pid/task/tid 来获取线程对应的信息
• ps 命令提供了查看线程信息的 -L 选项，可以通过输出中的 LWP 和 NLWP，来查看同一个线程组的线程个数和线程 ID 的信息

如：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/syscall.h>

void* thread_work(void* param)
{
    int tid = syscall(SYS_gettid);
    printf("tid : %d\n", tid);
    sleep(1000);
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t tid1 = 0;
    pthread_t tid2 = 0;
    pthread_t tid3 = 0;
    int ret = pthread_create(&tid1, NULL, thread_work, NULL);
    ret = pthread_create(&tid2, NULL, thread_work, NULL);
    ret = pthread_create(&tid3, NULL, thread_work, NULL);

    ret = pthread_join(tid1, NULL);
    ret = pthread_join(tid2, NULL);
    ret = pthread_join(tid3, NULL);
    return 0;
}

ps 命令查看线程 ID：

jingyg@jingyg:~$ ps -efL | grep hello_world
jingyg    4038  3436  4038  0    4 03:54 pts/1    00:00:00 ./hello_world
jingyg    4038  3436  4039  0    4 03:54 pts/1    00:00:00 ./hello_world
jingyg    4038  3436  4040  0    4 03:54 pts/1    00:00:00 ./hello_world
jingyg    4038  3436  4041  0    4 03:54 pts/1    00:00:00 ./hello_world

查看 proc：

jingyg@jingyg:~$ ll /proc/4038/task/
total 0
dr-xr-xr-x 6 jingyg jingyg 0 Jul 20 03:54 ./
dr-xr-xr-x 9 jingyg jingyg 0 Jul 20 03:54 ../
dr-xr-xr-x 6 jingyg jingyg 0 Jul 20 03:54 4038/
dr-xr-xr-x 6 jingyg jingyg 0 Jul 20 03:54 4039/
dr-xr-xr-x 6 jingyg jingyg 0 Jul 20 03:54 4040/
dr-xr-xr-x 6 jingyg jingyg 0 Jul 20 03:54 4041/