Linux编程学习笔记 -- Thread

Linux编程学习笔记 -- Thread

2013-4-6

线程概念

Linux实现的线程是符合POSIX标准的API。

需要包含的头文件：pthread.h

链接程序时，需要添加 -lpthread

线程的创建

pthread_create() //创建函数，参数：thread function，thread id，传入数据，线程属性

pthread_t // thread ID

pthread_self() //获得线程ID

pthread_equal() //比较线程ID

pthread_join() // 等待线程结束，该函数的第二个参数用来接收线程的返回值，可以返回简单数据类型的值。

线程属性相关类型、操作：

pthread_attr_t

pthread_attr_init()

pthread_attr_destroy()

线程常用属性：detach state

joinable thread 和 detached thread：线程执行完毕后，线程资源是否自动清理。对于joinable thread，调用pthread_join后，线程资源才清理，概念上类似于 zombie 进程。

相关类型、操作：

pthread_attr_setdetachstate() // PTHREAD_CREATE_DETACHED

pthread_detach() // 设置为detached thread

线程的取消

pthread_cancel() // 取消线程

线程被取消后，依然需要调用pthread_join 释放线程资源。被取消的线程，返回值是 PTHREAD_CANCELED.。

取消线程可能会带来 critial section 问题。线程的取消状态可以有两种：

1. synchronous cancelable：在Critical Section中不能取消

2. asynchronous cancelable：随时可以取消

pthread_setcanceltype() // 设置取消状态

pthread_setcancelstate()  // 设置Critical Section

pthread_testcancel()

使用策略：尽量使用信号通知线程结束，而不是取消线程。

线程数据

相关类型、操作

pthread_key_t
pthread_key_create()
pthread_setspecific()
pthread_getspecific()

资源的自动释放

pthread_cleanup_push()
pthread_cleanup_pop()

线程 synchronization

多线程会引起 race condition 问题。未解决这个问题，必须是操作具有原子性。解决方法：

1. Mutex

pthread_mutex_t

pthread_mutex_init()

pthread_mutex_lock()

pthread_mutex_unlock ()

pthread_mutex_trylock()

Mutex有三种类型：

Fast：默认类型，如果同一个线程申请两次，会引起死锁；

Recursive：同一个线程可以申请多次；

error check：如果可能发生死锁，lock操作返回错误EDEADLK

pthread_mutexattr_t

pthread_mutexattr_init()

pthread_mutexattr_setkind_np()

2. semaphore

是一种计数信号量。

Semaphore.h

sem_t

sem_init()

sem_destroy().

sem_wait()

sem_trywait()

sem_post()

sem_getvalue()

3. condition variable

等待某个条件发生。

pthread_cond_t

pthread_cond_init()

pthread_cond_signal()

pthread_cond_broadcast()

pthread_cond_wait()

dead lock问题

多个线程对同一组资源进行操作，操作的顺序不同，将会引起死锁。

线程的实现

Linux用process实现线程。创建线程时，会生成一个管理进程。

信号的处理

pthread_kill() 在线程间发送信号

Fork 和 pthread_create 都是通过 clone 系统调用实现。

process 和 thread

提供了不同粒度的并行处理机制。

1. 执行的对象不同，Thread执行的同一个程序的不同部分，而process可以执行不同的程序。

2. 资源共享程度不同。Threads 运行在同一地址空间，数据共享容易，但是也带来了相互破坏内存数据的风险。

3. Process 需要IPC机制实现相互通信。