3 linux多线程开发-线程
- 线程
-
线程概念
-
与进程(process)类似，线程(thread)是允许应用程序并发执行多个任务的一种机
制。一个进程可以包含多个线程。同一个程序中的所有线程均会独立执行相同程序，且共
享同一份全局内存区域，其中包括初始化数据段、未初始化数据段，以及堆内存段。（传
统意义上的 UNIX 进程只是多线程程序的一个特例，该进程只包含一个线程）
-
进程是 CPU 分配资源的最小单位，线程是操作系统调度执行的最小单位。
-
线程是轻量级的进程（ LWP: Light Weight Process,即linux的线程），在 Linux 环境下线程的本质仍是进程。
-
查看指定进程的 LWP 号： ps -Lf pid
-
-
-
线程和进程的区别
-
进程间的信息难以共享。由于除去只读代码段外，父子进程并未共享内存，因此必须采用
一些进程间通信方式，在进程间进行信息交换。
-
调用 fork() 来创建进程的代价相对较高，即便利用写时复制技术，仍然需要复制诸如
内存页表和文件描述符表之类的多种进程属性，这意味着 fork() 调用在时间上的开销
依然不菲。
-
线程之间能够方便、快速地共享信息。只需将数据复制到共享（全局或堆）变量中即可。
-
创建线程比创建进程通常要快 10 倍甚至更多。线程间是共享虚拟地址空间的，无需采
用写时复制来复制内存，也无需复制页表。
-
-
-
线程之间共享和非共享资源
-
共享资源（内核里的东西）
进程 ID 和父进程 ID
进程组 ID 和会话 ID
用户 ID 和 用户组 ID
文件描述符表
信号处置
文件系统的相关信息：文件权限掩码（umask）、当前工作目录
虚拟地址空间（除栈、 .text）
-
非共享资源
线程 ID
信号掩码（阻塞信号集）
线程特有数据
error 变量
实时调度策略和优先级
栈，本地变量和函数的调用链接信息
-
-
NPTL（了解即可）
-
当 Linux 最初开发时，在内核中并不能真正支持线程。但是它的确可以通过 clone()
系统调用将进程作为可调度的实体。这个调用创建了调用进程（ calling process ）的
一个拷贝，这个拷贝与调用进程共享相同的地址空间。 LinuxThreads 项目使用这个调用
来完成在用户空间模拟对线程的支持。不幸的是，这种方法有一些缺点，尤其是在信号处
理、调度和进程间同步等方面都存在问题。另外，这个线程模型也不符合 POSIX 的要求。
-
要改进 LinuxThreads ，需要内核的支持，并且重写线程库。有两个相互竞争的项目开始
来满足这些要求。一个包括 IBM 的开发人员的团队开展了 NGPT Next Generation
POSIX Threads ）项目。同时 Red Hat 的一些开发人员开展了 NPTL 项目。 NGPT
在 2003 年中期被放弃了，把这个领域完全留给了 NPTL 。
-
NPTL ，或称为 Native POSIX Thread Library ，是 Linux 线程的一个新实现，它
克服了 LinuxThreads 的缺点，同时也符合 POSIX 的需求。与 LinuxThreads 相
比，它在性能和稳定性方面都提供了重大的改进。
- 查看当前 pthread 库版本： getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
-
-
- 线程操作
|
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg); 功能：创建一个子线程 pthread_t pthread_self(void); 功能：获取当前的线程的线程ID int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2); 功能：比较两个线程ID是否相等 不同的操作系统，pthread_t类型的实现不一样，有的是无符号的长整型，有的是使用结构体去实现的。 void pthread_exit(void *retval); 功能：终止一个线程，在哪个线程中调用，就表示终止哪个线程 int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); 和一个已经终止的线程进行连接 int pthread_detach(pthread_t thread); 功能：分离一个线程。被分离的线程在终止的时候，会自动释放资源返回给系统。 int pthread_cancel(pthread_t thread); 功能：取消线程（让线程终止） |
|
pthread_create.c文件 创建线程
一般情况下,main函数所在的线程我们称之为主线程（main线程），其余创建的线程称之为子线程。 程序中默认只有一个进程，fork()函数调用，2个进程。 程序中默认只有一个线程，pthread_create()函数调用，2个线程。
注意：pthread_create()函数不在标准库里面，需要指定动态库。 正确的编译命令：gcc pthread_create.c -o create -pthread |
|
/* 一般情况下,main函数所在的线程我们称之为主线程（main线程），其余创建的线程 称之为子线程。 程序中默认只有一个进程，fork()函数调用，2进行 程序中默认只有一个线程，pthread_create()函数调用，2个线程。
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
- 功能：创建一个子线程 - 参数： - thread：传出参数，线程创建成功后，子线程的线程ID被写到该变量中。 - attr : 设置线程的属性，一般使用默认值，NULL - start_routine : 函数指针，这个函数是子线程需要处理的逻辑代码 - arg : 给第三个参数使用，传参 - 返回值： 成功：0 失败：返回错误号。这个错误号和之前errno不太一样。 获取错误号的信息： char * strerror(int errnum); */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>
void * callback(void * arg) { printf("child thread...\n"); printf("arg value: %d\n", *(int *)arg); return NULL; }
int main() {
pthread_t tid;
int num = 10;
// 创建一个子线程 int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, (void *)&num);
if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error : %s\n", errstr); }
for(int i = 0; i < 5; i++) { printf("%d\n", i); }
sleep(1);
return 0; // exit(0); } |
|
pthreaad_exit.c文件 终止线程 |
|
/* #include <pthread.h> void pthread_exit(void *retval); 功能：终止一个线程，在哪个线程中调用，就表示终止哪个线程 参数： retval:需要传递一个指针，作为一个返回值，可以在pthread_join()中获取到。
pthread_t pthread_self(void); 功能：获取当前的线程的线程ID
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2); 功能：比较两个线程ID是否相等 不同的操作系统，pthread_t类型的实现不一样，有的是无符号的长整型，有的 是使用结构体去实现的。 */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h>
void * callback(void * arg) { printf("child thread id : %ld\n", pthread_self()); return NULL; // pthread_exit(NULL); }
int main() {
// 创建一个子线程 pthread_t tid; int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);
if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error : %s\n", errstr); }
// 主线程 for(int i = 0; i < 5; i++) { printf("%d\n", i); }
printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());
// 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。 pthread_exit(NULL);
printf("main thread exit\n");
return 0; // exit(0); } |
|
pthread_join.c文件 功能：和一个已经终止的线程进行连接 |
|
/* #include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); - 功能：和一个已经终止的线程进行连接 回收子线程的资源 这个函数是阻塞函数，调用一次只能回收一个子线程 一般在主线程中使用 - 参数： - thread：需要回收的子线程的ID - retval: 接收子线程退出时的返回值 注意是个二级指针 - 返回值： 0 : 成功 非0 : 失败，返回的错误号 */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>
int value = 10;
void * callback(void * arg) { printf("child thread id : %ld\n", pthread_self()); // sleep(3); // return NULL; // int value = 10; // 局部变量 pthread_exit((void *)&value); // return (void *)&value; }
int main() {
// 创建一个子线程 pthread_t tid; int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);
if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error : %s\n", errstr); }
// 主线程 for(int i = 0; i < 5; i++) { printf("%d\n", i); }
printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());
// 主线程调用pthread_join()回收子线程的资源 int * thread_retval; ret = pthread_join(tid, (void **)&thread_retval);
if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error : %s\n", errstr); }
printf("exit data : %d\n", *thread_retval);
printf("回收子线程资源成功！\n");
// 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。 pthread_exit(NULL);
return 0; } |
|
pthread_detach.c文件 功能：分离一个线程。被分离的线程在终止的时候，会自动释放资源返回给系统。 1.不能多次分离，会产生不可预料的行为。 2.不能去连接一个已经分离的线程，会报错。 |
|
/* #include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t thread); - 功能：分离一个线程。被分离的线程在终止的时候，会自动释放资源返回给系统。 1.不能多次分离，会产生不可预料的行为。 2.不能去连接一个已经分离的线程，会报错。 - 参数：需要分离的线程的ID - 返回值： 成功：0 失败：返回错误号 */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>
void * callback(void * arg) { printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self()); return NULL; }
int main() {
// 创建一个子线程 pthread_t tid;
int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL); if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error1 : %s\n", errstr); }
// 输出主线程和子线程的id printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid, pthread_self());
// 设置子线程分离,子线程分离后，子线程结束时对应的资源就不需要主线程释放 ret = pthread_detach(tid); if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error2 : %s\n", errstr); }
// 设置分离后，对分离的子线程进行连接 pthread_join()会发生错误 // ret = pthread_join(tid, NULL); // if(ret != 0) { // char * errstr = strerror(ret); // printf("error3 : %s\n", errstr); // }
pthread_exit(NULL);
return 0; } |
|
pthread_cancel.c文件 功能：取消线程（让线程终止） |
|
/* #include <pthread.h> int pthread_cancel(pthread_t thread); - 功能：取消线程（让线程终止） 取消某个线程，可以终止某个线程的运行， 但是并不是立马终止，而是当子线程执行到一个取消点，线程才会终止。 取消点：系统规定好的一些系统调用，我们可以粗略的理解为从用户区到内核区的切换，这个位置称之为取消点。 */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>
void * callback(void * arg) { printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self()); for(int i = 0; i < 5; i++) { printf("child : %d\n", i); } return NULL; }
int main() { // 创建一个子线程 pthread_t tid;
int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL); if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error1 : %s\n", errstr); }
// 取消线程 pthread_cancel(tid);
for(int i = 0; i < 5; i++) { printf("%d\n", i); }
// 输出主线程和子线程的id printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid, pthread_self());
pthread_exit(NULL);
return 0; } |
- 线程属性
|
线程属性类型 pthread_attr_t
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); - 初始化线程属性变量
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); - 释放线程属性的资源
int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate); - 获取线程分离的状态属性
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate); - 设置线程分离的状态属性 |
|
pthread_attr.c
|
|
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>
void * callback(void * arg) { printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self()); return NULL; }
int main() {
// 创建一个线程属性变量 pthread_attr_t attr; // 初始化属性变量 pthread_attr_init(&attr);
// 设置属性 pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);//PTHREAD_CREATE_DETACHED表示设置线程分离
// 创建一个子线程 pthread_t tid;
int ret = pthread_create(&tid, &attr, callback, NULL); if(ret != 0) { char * errstr = strerror(ret); printf("error1 : %s\n", errstr); }
// 获取线程的栈的大小 size_t size; pthread_attr_getstacksize(&attr, &size); printf("thread stack size : %ld\n", size);
// 输出主线程和子线程的id printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid, pthread_self());
// 释放线程属性资源 pthread_attr_destroy(&attr);
pthread_exit(NULL);
return 0; } |
