Linux线程

概念

书面 通常线程指的是共享相同地址空间的多个任务

人话 带有时间片的函数

特点

使用多线程的好处

大大提高了任务切换效率

避免了额外的TLB&cache的刷新

线程共享的资源

可执行指令

静态数据

进程中打开的文件描述符

当前的工作目录

用户ID

用户组ID

线程独占的资源

线程ID

PC（程序计数器）和相关寄存器

堆栈

错误号(errno)

优先级

执行状态和属性

linux线程库

安装及更新

sudo apt-get install manpages-posix-dev manpages-posix

pthread线程库提供了如下基本条件

创建线程

回收线程

结束线程

同步和互斥机制

信号量

互斥锁

条件变量

基本函数

创建线程 pthread_create

int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void *(*routine)(void *),void *arg);
//返回值：
成功返回0，失败返回错误码
//参数：
thread  线程对象
attr    线程属性，NULL代表默认属性
routine 线程执行的函数
arg     传递给routine的参数

回收线程 pthread_join

int pthread_join(pthread_t threa,void **retval);
//功能
调用线程阻塞直到thread结束
//返回值
成功返回0，失败时返回错误码
//参数
*retval接收线程thread的返回值
thread要收回的线程对象

结束线程 pthread_exit

void pthread_exit(void *retval);
//功能
结束当前线程，线程私有资源被释放
//参数
retval不能是局部变量
retval可被其他线程通过pthread_join获取

同步和互斥

同步机制

同步（synchronization）指的是多个任务按照约定的先后次序相互配合完成一件事情

由信号量来决定线程是继续运行还是阻塞等待

互斥机制

临界资源 一次只允许一个任务（进程、线程）访问资源

临界区 访问临界资源的代码

pthread_mutex互斥锁,就是互斥机制

线程实现同步互斥的方法

线程互斥锁

锁属于互斥机制

基本函数

初始化锁 pthread_mutex_init();

互斥锁上锁 pthread_mutex_lock();

判断互斥锁上锁 pthread_mutex_trylock();

互斥锁解锁 pthread_mutex_unlock();

消除互斥锁 pthread_mutex_destroy();

条件变量

属于同步机制

基本函数

初始化 pthread_cond_init();

pthread_cond_init(条件变量ID，属性);

等待资源 pthread_cond_wait();

pthread_cond_wait(条件变量ID，锁的ID);

必须搭配锁来使用

告知资源到达 pthread_cond_signal();

等待操作包含的几个步骤

解锁

进入等待状态

资源到达

加锁

信号量

概念

信号量代表某一类资源，其值表示系统中该资源的数量

信号量是一个受保护的变量

初始化

P操作（申请资源）

V操作（释放资源）

Posix信号量

无名信号量（基于内存的信号量）

P/V操作

P(S)含义如下

如果信号量的值大于0，线程获得资源（信号量-1）且线程继续运行不会阻塞

如果信号量等于0，线程无法获得资源且阻塞在那里

V(S)含义如下

线程释放资源（信号量+1）

如果有任务等待资源，则唤醒等待任务，让其继续运行。

进程和线程的不同点

\	进程	线程
地址空间	独占	共享
通信	7中（Unix早期通信3种、System V 3种、套接字）	信号量、互斥锁、条件变量
调度和切换	系统开销大，切换较慢	系统开销小，切换迅速
依赖性	相互独立	依赖于进程