Linux多线程

线程栈属性
#include <pthread.h> int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict guardsize); int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize);
pthread_exit
#include <pthread.h> void pthread_exit(void *value_ptr); int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);
• 调用pthread_exit后，线程终止。 调用pthread_exit后，线程终止。 • 参数 参数value_ptr会被后来调用pthread_join函数 的线程获得！ • pthread_join的第一个参数指定某个线程， 第二个参数用来接收线程的退出值。
global.c
pthread_create()
• arg不能是局部变量，否则线程使用该变量 arg不能是局部变量，否则线程使用该变量 时可能已经被修改或者不存在了。 • start_routine的参数和返回值都为void *,如果 start_routine的参数和返回值都为void *,如果 有多个参数，那只能打包成一个结构体了。 返回值不能是局部变量！！ • 主线程退出，则整个进程结束。
用户级线程
• 线程可以在用户层或者内核层提供 • 在用户层实现线程意味着内核并不知道线 程的存在。 • 用户层线程库会实现线程的创建、删除、 调度。 • 用户层的线程创建比较快 • 当某个线程要使用内核时，其余线程都会 被挂起。
内核级线程
• 内核直接支持线程 • 线程的创建、删除和调度都有内核来做。 • 一个线程等待I/O阻塞时，其余线程可以继 一个线程等待I/O阻塞时，其余线程可以继 续运行。 • 创建等操作要进出内核，速度会慢些。 • 目前流行的操作系统都支持内核级线程。
int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
• 进程栈空间需要被不同的线程共享，所以可能会 出现栈空间不够的情况。此时可以用malloc从堆中 出现栈空间不够的情况。此时可以用malloc从堆中 分配内存给线程当做栈来使用。 • pthread_attr_setstack设置堆栈时，第二个参数是内 设置堆栈时，第二个参数是内 存的起始地址，第三个参数为内存的大小。 • pthread_attr_setstacksize可以在不处理栈分配的情 况下，改变线程堆栈的大小。
• 两个函数的第一个参数都是属性。 • pthread_attr_setdetachstate用来设置分离属性，第二个参数 有两个值PTHREAD_CREATE_DETACHED 和
PTHREAD_CREATE_JOINABLE。 • pthread_attr_getdetachstate用来获取分离状态。
线程同步
• 需要一种机制确 保变量修改时， 只有一个线程在 访问。这样就能 保证数据的一致 性。
互斥量
• 我们可以使用pthread库提供的互斥量来确 我们可以使用pthread库提供的互斥量来确 保同一时间只有一个线程访问数据。 • 互斥量其实就是一种锁，在访问共享数据 之前设置这个锁，访问完之后释放这个锁。 • 互斥量一旦被加了锁，其他任何线程再也 不能在这个互斥量上加锁，需等到锁被释 放。
• A POSIX standard (IEEE 1003.1c) API for thread creation and synchronization。 synchronization。 • pthread大概有60多个函数，包括线程的创建、终 pthread大概有60多个函数，包括线程的创建、终 止等。 • Linux中实现了pthread线程库 Linux中实现了pthread线程库 • Unix/Widows中也有pthread的实现。 Unix/Widows中也有pthread的实现。 • Linux中使用pthead方法为： Linux中使用pthead方法为： #include <pthread.h> gcc main.c –lpthread 注意：必须加lpthread，不像glibc库，gcc不会自动去 注意：必须加lpthread，不像glibc库，gcc不会自动去 链接pthread库。 链接pthread库。
线程属性
• pthread_create的第二个参数就是线程的属性， pthread_create的第二个参数就是线程的属性， 传入NULL表示使用默认属性。 传入NULL表示使用默认属性。 • 可以用过pthread API来修改线程的属性。 可以用过pthread API来修改线程的属性。
属性名称 detachstate guardsize stackaddr stacksize
Linux多线程 Linux多线程
多线程概念
• 进程是资源分配的对象，时间片内存等。 • 线程是使用资源的实体，一个进程中的多个线程共享内存，全局变量， 文件描述符等。 • 线程有独立的栈和寄存器
线程的优缺点
• 优点：
上下文切换快 共享数据容易 创建线程速度快
• 缺点
内存共享会导致互相干扰 一个线程崩溃会导致整个进程崩溃
多线程模型
• 内核线程和用户线程的对应关系 • 一个内核线程对应n个用户线程（用户级线 一个内核线程对应n 程） • 一个内核线程对应一个用户线程（内核级 线程）
用户级线程
内核级线程
多线程中的fork 多线程中的fork
• 在linux系统当一个拥有多线程的进程调用 linux系统当一个拥有多线程的进程调用 fork时，子进程只会有一个线程！ fork时，子进程只会有一个线程！
说明 线程的分离状态属性 线程栈末尾的警戒缓冲区大小 线程栈的最低地址 线程栈的大小（字节）
线程分离属性
#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t thread); • 当一个线程被创建时，系统给它创建一个线程控制块（有 thread id来标识）。如果线程没有设置分离属性，那么需 id来标识）。如果线程没有设置分离属性，那么需 要其它线程通过pthread_join来回收这个线程控制块。如果 要其它线程通过pthread_join来回收这个线程控制块。如果 设置了分离属性，那么线程结束时自动释放创建时分配的 资源。 • pthread_detach用来设置分离属性，但须注意必须在新创建 的线程结束之前！一般来说这个函数是有新建线程进入启 动函数后立马调用的，pthread_detach(pthread_self())
Hale Waihona Puke Baidu
线程池
• 在程序设计中，并不是来一个任务/请求就 在程序设计中，并不是来一个任务/ 创建一个线程，执行完毕线程退出。 • 程序初始化时创建一个线程池，线程池中 有n个线程。 • 当一个请求来时，从线程池中取一个线程， 完成请求后线程再放回线程池。 • 节省了频繁创建线程和销毁线程的开销。
pthread
pthread_join.c
线程ID 线程ID
#include <pthread.h> pthread_t pthread_self(void); int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
• pthread_self返回调用线程的线程ID。 pthread_self返回调用线程的线程ID。 • 当比较两个线程是否是同一个线程，需要 用pthread_equal.
线程分离属性
#include <pthread.h> int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate); int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
pthread_detach.c
线程属性
#include <pthread.h> int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
• pthread_attr_init用默认值初始化线程的属性。 • 成功返回0，失败返回非0值。 • pthread_attr_destroy用来销毁init分配的内存。 该函数理论上都会执行成功，除非你传入 了一个非法的属性指针。 • 成功返回0，失败返回非0。
create_local. rimary_exit.c
线程终止
• 如果进程中的任意线程调用exit、_exit、 如果进程中的任意线程调用exit、_exit、 _Exit，那么整个进程都会被终止。 _Exit，那么整个进程都会被终止。 • 线程从启动函数中返回，返回值是线程的 退出码。 • 线程可以被其他线程取消 • 线程调用pthread_exit退出。 线程调用pthread_exit退出。
fork()
多线程中的信号
• 在linux系统中信号是用来通知进程特殊事件 linux系统中信号是用来通知进程特殊事件 发生了 • 多线程中有哪个线程来处理呢？ • 信号会被递送给恰当的线程，比如SIGILL 信号会被递送给恰当的线程，比如SIGILL 非法指令。 • 信号会被递送给进程中任意的线程处理。 • 在多线程环境我们一般指定一个线程专门 处理信号，其余线程全部屏蔽信号处理。
• guardsize用来设置栈溢出后，还可以使用的 栈的大小，一般为一个PAGESIZE。也称警 戒缓冲区。 • 如果我们对stackaddr做了修改 ，那么系统会 假设我们自己会管理栈，不会提供警戒缓 冲区给我们使用。相当于设置guardsize为0。
线程同步
• 当多个线程共享相同的内存时，就需要确 保每个线程看到一致的数据。 • 如果数据是只读的，那么不存在一致性问 题。 • 如果线程对数据有读有些，这时候就需要 同步机制来保证数据的一致性。
• pthread_create用来创建一个线程。 pthread_create用来创建一个线程。 • 成功返回0，失败返回非0。 成功返回0，失败返回非0 • thread指向内存单元将被设置为新创建的线 thread指向内存单元将被设置为新创建的线 程ID，attr是要创建线程的属性（NULL为 ID，attr是要创建线程的属性（NULL为 默认属性），start_routine为线程开始执行 默认属性），start_routine为线程开始执行 的函数，arg为start_routine的参数。 的函数，arg为start_routine的参数。 • 线程共享全局变量，在一个线程中改变对 另外线程可见。
main.c
线程创建：pthread_create() 线程创建：
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *restrict thread, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);
• 注意：线程一旦设置了分离状态，再调用 pthread_join就会出错。
pthread_attr_detac h.c
线程栈属性
#include <pthread.h> int pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *restrict attr, void **restrict stackaddr, size_t *restrict stacksize); int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);