Linux多线程 - 基本操作
0. 线程 vs 进程
何为线程？线程即轻量级进程，如何理解轻量级这个概念？
我们知道，Linux的资源分为用户空间资源和内核空间资源：
- 用户空间资源：用来存放用户自定义的一些数据，用户可直接控制；
- 内核空间资源：用OS统一调配的资源，用户无权进行控制
1). 用户空间资源
由上图可以看出：
- 进程：
子进程具备自己独立的用户空间（内容全部复制父进程）;
父子进程不可相互访问对方资源；- 线程：
仅申请自己的栈空间，与同进程的其它线程共享内存空间；
需要注意资源的同步和互斥访问问题
对不同内存空间的解释：
- 栈(stack):
存放程序的局部变量(不包括static修饰的变量)；
后入先出(LIFO),- 堆(Heap):
用于存放进程运行中被动态分配的内存段；
调用malloc/new()分配，free/delete()释放- BSS区：Block Started by Symbol
属于静态内存分配， 存放程序中为初始化的全局变量- 全局变量区：
静态(static)全局变量 和 静态(static)局部变量- 代码段：只读
存放程序的执行代码，有时也存储一些只读的常数变量(如字符串常量等)
下图是以32位系统为例进行介绍的(系统内核占用高地址1GB内存)
(该图转自：C程序(进程)的内存布局)
2). 内核空间资源
创建线程时，内核仍旧创建一个新的PCB来标识这个线程；因此从内核角度看，进程和线程时一样的。
进程是OS管理资源的基本单元，线程时OS系统调用的基本单元。
1. 线程基本操作
| 功能 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 创建 | fork() | pthread_create() |
| 退出 | exit | pthread_exit() |
| 等待 | wait/waitpid() | pthread_join() |
| 取消 | abort() | pthread_cancel() |
| 获取ID | getpid() | pthread_self() |
| 调度策略 | SCHED_OTHER、SCHED_FIFO、SCHED_RR | SCHED_OTHER、SCHED_FIFO、SCHED_RR |
| 通信机制 | 管道、消息队列、共享内存、信号、信号量 | 信号、信号量、互斥锁、读写锁、条件变量 |
1). 创建线程 - pthread_create()
作用：
创建新的线程头文件：
#include <pthread.h>函数原型：
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg)参数：
thread: 存放线程ID
typedef unsigned long int pthread_t;attr:设置线程属性，一般为NULL
start_routine: 线程执行哪段代码
arg: 运行函数的参数地址，若需传入多个参数，则需要使用包含这些参数的结构体地址
- 返回值：
成功：0
失败：非零值
关于线程的属性：
线程的属性主要围绕其所能申请的资源，用户能够显示管理的线程的属性主要为栈空间信息，如下结构体：
typedef struct
{
int detachstate; //线程的分离状态
int schedpolicy; //线程调度策略
struct sched_param schedparam; //线程的调度参数
int inheritsched; //线程的继承性
int scope; //线程的作用域
size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小
int stackaddr_set;
void * stackaddr; //线程栈的位置
size_t stacksize; //线程栈的大小
}pthread_attr_t;
详细的属性操作请参考：http://blog.csdn.net/scanery/article/details/7242768
2). 获取线程id - pthread_self()/pthread_gettid()
- 进的pid： 每个进程都有自己独一无二的
pid_t pid, 由getpid()函数获得； - 线程id：
- 用户空间：
pthread_t pid,由ptread_self()函数获得；该id由线程库维护，其id空间是相对独立的(即不同进程的子线程pid有可能相同)；实际上，该id是当前线程的description地址;- 内核空间：
从内核中看，每个线程都具有自己独一无二的tid(但是不能通过ps看，也不会在/proc下生成对应编号的目录),只能通过Linux的系统调用syscall(SYS_getpid)来获取
①. pthread_self()
作用：
获取调用者的线程ID：pthread_id头文件：
#include <pthread.h>函数原型：
pthread_t pthread_self(void)参数：
返回值：
成功： 线程ID，同pthread_creat()的pid相同
失败：总是成功
②. syscall()
作用：
调用没有glibc实现的函数，使其可以进入内核态头文件：
#include <sys/syscall.h>函数原型：
int syscall(int number, ...)参数：
- number:
系统调用号，详细参见 `usr/include/bits/syscall.h>- ...:
number的参数值
- 返回值：
成功： 根据参数的不同进行返回(一般为0)
失败：-1
③. gettid()
作用：
获取线程的真是tid头文件：
#include <sys/types.h>函数原型：
pid_t gettid(void)参数：
返回值：
成功：0
失败：无失败
3). 线程等待/退出 - pthread_join()/pthread_exit()
①. pthread_exit()
作用：
退出当前线程头文件：
#include <pthread.h>函数原型：
void pthread_exit(void *retval)参数：
- retval:
退出时线程的状态
- 返回值：
无返回值
②. pthread_join()
作用：
等待子线程结束头文件：
#include <pthread.h>函数原型：
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)参数：
- thread:
等待线程的tid- retval:
子线程退出时的返回状态
- 返回值：
成功： 0
失败： 非零值
③. pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()
作用：
线程退出前执行用户定义的操作头文件：
#include <phtread.h>函数原型：
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg) void pthread_cleanup_pop(int execute)参数：
- (void (routine)(void)): 压入栈顶的函数
- arg:压入函数的参数
- execute: 弹出某函数时是否执行，0为不执行，非零为执行
- 返回值：
无
4). 取消线程
①. pthread_cancel()
作用：
取消正在执行的线程头文件：
#include <phtread.h>函数原型：
int pthread_cancel(pthread_t thread)参数：
- thred: 欲取消的线程ID
- 返回值：
成功： 0
失败：非0
② pthread_setcancelstate() / pthread_setcaneltype()
作用：
取消正在执行的线程头文件：
#include <phtread.h>函数原型：
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate) int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype)参数：
- state: 欲设置的线程状态
- oldstate: 存储原来的线程状态
线程状态 说明 PTHREAD_CANCEL_ENABLE 默认值，该线程可被取消 PTHREAD_CANCEL_DISABLE 不可被取消
- type: 欲设置的类型
- oldtype: 存储原来的类型
线程类型 说明 PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 在取消点取消 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 可随时执行新的或未决的请求
- 返回值：
成功： 0
失败：非0
