线程知识点

控制原语对比

   进程                     线程

   fork               pthread_create

   exit                pthread_exit

   wait               pthread_join

   kill                 pthread_cancel

   getpid           pthread_self         命名空间

线程属性

本节作为指引性介绍，linux下线程的属性是可以根据实际项目需要，进行设置，之前我们讨论的线程都是采用线程的默认属性，默认属性已经可以解决绝大多数开发时遇到的问题。如我们对程序的性能提出更高的要求那么需要设置线程属性，比如可以通过设置线程栈的大小来降低内存的使用，增加最大线程个数。

typedef struct

{

int                              etachstate;    //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; //线程的栈设置

void*                          stackaddr;     //线程栈的位置

size_t                          stacksize;      //线程栈的大小

} pthread_attr_t;

 

主要结构体成员：

       1. 线程分离状态

       2. 线程栈大小（默认平均分配）

       3. 线程栈警戒缓冲区大小（位于栈末尾）                                                              参 APUE.12.3 线程属性

属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

线程属性主要包括如下属性：作用域（scope）、栈尺寸（stack size）、栈地址（stack address）、优先级（priority）、分离的状态（detached state）、调度策略和参数（scheduling policy and parameters）。默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

线程属性初始化

注意：应先初始化线程属性，再pthread_create创建线程

初始化线程属性

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功：0；失败：错误号

销毁线程属性所占用的资源

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功：0；失败：错误号

线程的分离状态

线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

非分离状态：线程的默认属性是非分离状态，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join()函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。

分离状态：分离线程没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。

线程分离状态的函数：

设置线程属性，分离or非分离

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

获取程属性，分离or非分离

      int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

       参数：   attr：已初始化的线程属性

detachstate： PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）

PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）

这里要注意的一点是，如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。

线程的栈地址

POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。

当进程栈地址空间不够用时，指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstack和pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功：0；失败：错误号

int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功：0；失败：错误号

参数：   attr：指向一个线程属性的指针

stackaddr：返回获取的栈地址

stacksize：返回获取的栈大小

线程的栈大小

当系统中有很多线程时，可能需要减小每个线程栈的默认大小，防止进程的地址空间不够用，当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时，可能需要增大线程栈的默认大小。

函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize提供设置。

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功：0；失败：错误号

int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功：0；失败：错误号

参数：   attr：指向一个线程属性的指针

stacksize：返回线程的堆栈大小

线程属性控制示例                                                                              

#include <pthread.h>

 

#define SIZE 0x100000

void *th_fun(void *arg)

{

       while (1)

              sleep(1);

}

int main(void)

{

       pthread_t tid;

       int err, detachstate, i = 1;

       pthread_attr_t attr;

       size_t stacksize;

       void *stackaddr;

 

       pthread_attr_init(&attr);            

       pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);

       pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);

 

       if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)

              printf("thread detached\n");

       else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)

              printf("thread join\n");

       else

              printf("thread unknown\n");

 

       pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

 

       while (1) {

              stackaddr = malloc(SIZE);

              if (stackaddr == NULL) {

                     perror("malloc");

                     exit(1);

              }

              stacksize = SIZE;

              pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);

              err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);

              if (err != 0) {

                     printf("%s\n", strerror(err));

                     exit(1);

              }

              printf("%d\n", i++);

       }

       pthread_attr_destroy(&attr);

       return 0;

}             

                                                                                                           

NPTL

1.察看当前pthread库版本getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION

2.NPTL实现机制(POSIX)，Native POSIX Thread Library

3.使用线程库时gcc指定 –lpthread

线程使用注意事项

1. 主线程退出其他线程不退出，主线程应调用pthread_exit
2. 避免僵尸线程

pthread_join

pthread_detach

pthread_create指定分离属性

被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源，所以不应当返回被回收线程栈中的值;

1. malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放
2. 应避免在多线程模型中调用fork除非，马上exec，子进程中只有调用fork的线程存在，其他线程在子进程中均pthread_exit
3. 信号的复杂语义很难和多线程共存，应避免在多线程引入信号机制