POSIX线程库pthreads介绍
使用fork()创建进程:
---代价昂贵
---进程间通信复杂
---操作系统在实现进程间的切换比线程切换更费时
使用pthreads库创建线程:
---创建进程比创建线程更快
---线程间的通信更容易
---操作系统对线程的切换比进程的切换更容易和快速
POSIX pthreads库提供的基本线程的操作:
1、线程的创建
#include<pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,
pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *),
void *arg);
2、线程的退出
显示的调用pthread_exit()结束线程执行
void pthread_exit(void *retval);
让线程处理程序返回
使用pthread_cancel()函数终止其他线程的执行
int pthread_cancel(pthread_t thread);
3、等待线程结束
使用pthread_join()函数等待被创建的线程结束
pthread_join()函数会挂起创建线程的线程的执行,直到等待到想要等待的子进程
函数原型:
int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);
4、线程的分离
主线程可以不断地创建子线程
子线程本身自己有自我回收内存资源的能力
函数原型:
int pthread_detach(pthread_t th);
pthread_detach()和pthread_join()一般不能同时使用
5、线程的属性:
1)detachstate:选择被创建的线程是处于可加入的状态还是分离状态
2)schedpolicy: 为被创建的线程选择调度策略
3)schedparam:为被创建的线程选择调度参数
4)inheritsched:选择对新创建的线程的调度策略和调度参数是否被schedpolicy和schedparam属性决定或者是通过父线程继承而得到的。
5)scope:为选择被创建的线程调度竞争范围
6、线程的互斥和同步
Mutex:
互斥设备(MUTual EXclusion device)
mutex有如下特性:
---原子性:对mutex的加锁和解锁操作是原子的;
---单一性:拥有mutex的线程除非释放mutex,否则其他线程不能拥有此mutex
---非忙等状态:等待mutex的线程处于忙等状态,直到要等待的mutex处于未加锁状态,这时操作系统负责唤醒等待此mutex的线程
在POSIX线程库中,存在三种类型的mutex:
---快速(fast) mutex
---递归(recursive) mutex
---错误检测(error checking) mutex
POSIX 线程库中 与 mutex相关的函数
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_destory(pthread_mutex_t *mutex);
条件变量:
可以得到一个线程在执行过程中,因满足某个条件而发出信号通知另一个线程,而另一个线程可以处于挂起状态,等待某个条件满足后,才继续执行
条件变量必须和mutex一起使用来避免竞争。
条件变量相关函数的操作:
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
线程的撤销:
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);
void pthread_testcancel(void);
POSIX信号量:
用POSIX信号量可以实现传统的P、V操作
int sem_init(sem_t *sem, int pshard, unsigned int value);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);
int sem_getvalue(sem_t *sem, int *val);
int sem_destroy(sem_t *sem);
线程与信号处理:
#include<signal.h>
int pthread_sigmark(int how, const sigset_t *newmask, sigset_t *oldmask);
int pthread_kill(pthread_t thread, int signo);
int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);
使用GDB调试线程以及线程的调优
GDB是一个功能强大、性能稳定的程序调试工具;
GDB不仅可以调试单进程程序,也可以调试多进程、多线程程序。
使用GDB调试程序之前,可执行程序编译选项应该加上-g
可以使用命令b或者break来设置断点
输入命令l 或者 list 可以查看源代码
输入命令 r 或者 run,程序开始运行
单步执行,可输入命令n或者next
使用info thread 来查看当前系统中的线程信息
通过thread命令可以切换线程