Linux 多線程編程

概念

• 原來指向main()的線程叫做主線程(main thread)
• 使用pthread_create()創(chuàng)建出來的線程，叫做子線程(child thread)
• 主/子線程只有在創(chuàng)建時(shí)才有區(qū)別, 創(chuàng)建完了就一視同仁, 都是一樣的獨(dú)立個(gè)體, 可以有交流、共享和私有, 但沒有上下級(jí), 這一點(diǎn)和多進(jìn)程一樣, 只有在創(chuàng)建的瞬間才有parent process 和child process 的區(qū)別, 創(chuàng)建完了就都是一樣的獨(dú)立個(gè)體
• 創(chuàng)建完子線程之后，兩個(gè)線程之間獨(dú)立運(yùn)行，線程的執(zhí)行先后次序由OS的調(diào)度算法決定
• 線程之間相互獨(dú)立也相互影響，因?yàn)橹骶€程結(jié)束時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程結(jié)束，進(jìn)程結(jié)束時(shí)，會(huì)導(dǎo)致該進(jìn)程的所有線程結(jié)束
• 多個(gè)線程共享一個(gè)進(jìn)程, 而一個(gè)進(jìn)程只有一個(gè)輸出終端, So一定要調(diào)度好, 要不有的線程輸出會(huì)看不到, 最low的做法就是sleep()一下保證線程可以執(zhí)行完
  

模型

$gcc -pthread#includepthread_self()/pthread_equal() //獲得ThreadIDpthread_attr_init()/pthread_attr_setdetachstate()/… //創(chuàng)建一個(gè)線程前設(shè)置 pthread_create() //創(chuàng)建一個(gè)線程 pthread_detach()pthread_setcancelstate()/pthread_setcanceltype() //已有一個(gè)線程后設(shè)置 pthread_kill() //向線程發(fā)送一個(gè)信號(hào) pthread_exit() //退出線程但不退出進(jìn)程 pthread_cancel() //終止另一個(gè)線程 pthread_join() //等待一個(gè)線程

pthread_self()

//返回調(diào)用線程的IDpthread_t pthread_self(void);

pthread_equal()

//對(duì)比兩個(gè)線程ID，相等返回非0,不等返回0int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

pthread_attr_init()/ pthread_attr_destroy()

//pthread_attr_init()初始化一個(gè)線程屬性對(duì)象attr，不指定attr就按默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行初始化。//pthread_attr_destroy()銷毀一個(gè)線程屬性對(duì)象，銷毀的操作對(duì)使用這個(gè)attr的線程有影響//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

更改attr對(duì)象的函數(shù)

//成功返回0,失敗返回error numbertypedef struct{ int detachstate; //線程的分離狀態(tài) int schedpolicy; //線程調(diào)度策略 struct sched_param schedparam; //線程的調(diào)度參數(shù) int inheritsched; //線程的繼承性 int scope; //線程的作用域 size_t guardsize; //線程棧末尾的警戒緩沖區(qū)大小 int stackaddr_set; //線程的棧設(shè)置 void * stackaddr; //線程棧的位置 size_t stacksize; //線程棧的大小}pthread_attr_t;pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t* attr, int detachstate)pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t* attr, int* detachstate)PTHREAD_CREATE_JOINABLE / PTHREAD_CREAT_DETACHEDint detachstate;pthread_attr_getdetachstate(&attr,&detachstate);if(PTHREAD_CREATE_JOINABLE==detachstate) printf("1.PTHREAD_CREATE_JOINABLE\n"); //defaultpthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr, int *policy);SCHED_OTHER / SCHED_FIFO / SCHED_RRpthread_attr_setsschedchedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr, struct sched_param *param);struct sched_param { int sched_priority;// Scheduling priority，int sched_get_priority_max/sched_get_priority_min (int policy)};pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr, int inheritsched);pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr, int *inheritsched);PTHREAD_INHERIT_SCHED / PTHREAD_EXPLICIT_SCHEDpthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope);pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr, int *scope);PTHREAD_SCOPE_SYSTEM / PTHREAD_SCOPE_PROCESSpthread_attr_setguardsize ( pthread_attr_t *attr, size_t guardsize );pthread_attr_getguardsize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize );>0 / 0(默認(rèn)1 page,當(dāng)然還可以指定任意值)pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);pthread_attr_setstacksize ( pthread_attr_t *attr, size_t size );pthread_attr_getstacksize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *size );

pthread_create()

//這個(gè)函數(shù)的create有‘e’ //p代表POSIX//在調(diào)用進(jìn)程中創(chuàng)建一個(gè)新的線程，新的線程通過激活start_routine()來開始執(zhí)行，arg是start_routine()唯一的參數(shù)//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

thread:存放新線程的ID到該參數(shù)所指向的緩沖區(qū)中, pthread_t是unsigned long int
attr: 線程的屬性， 給NULL表示默認(rèn)方式
start_routine:指定新線程的處理函數(shù)，也就是新線程啟動(dòng)之后需要執(zhí)行的代碼，線程處理函數(shù)執(zhí)行完畢之后， 新線程終止
arg: 用于給start_routine傳遞實(shí)參(VS on_exit()) ,這個(gè)函數(shù)只支持傳遞void*型的型參，實(shí)際使用需要另外定義一個(gè)目標(biāo)類型的指針，將arg強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換后得到正確的類型

pthread_detach()

//將thread表示的線程標(biāo)記為detached，當(dāng)一個(gè)detached的線程結(jié)束后，它占用的資源被自動(dòng)釋放，其他線程也不能用pthread_join()等待//detach一個(gè)已經(jīng)被detach了的線程將導(dǎo)致不確定的結(jié)果//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_detach(pthread_t thread);

pthread_setcancelstate()

//設(shè)置當(dāng)前線程是否允許被cancel，成功返回0,失敗返回error number int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

state：設(shè)置新狀態(tài)

• PTHREAD_CANCEL_ENABLE //允許取消
• PTHREAD_CANCEL_DISABLE //不允許取消\

oldstate：用于帶出設(shè)置之前的舊狀態(tài)

pthread_setcanceltype()

//設(shè)置可取消性的類型，即當(dāng)前線程何時(shí)被取消 //成功返回0,失敗返回error number int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

type：設(shè)置新類型

• PTHREAD_CANCEL_DEFERED //延遲取消
• PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS //立即取消

oldtype：用于帶出設(shè)置之前的舊類型

pthread_exit()

//結(jié)束調(diào)用線程并返回一個(gè)retval值，這個(gè)值可以被同進(jìn)程中的其他線程通過pthread_join()來讀取，當(dāng)然，前提條件是當(dāng)前線程可以被匯合/等待void pthread_exit(void *retval);

線程的3種終止方式：

• 簡(jiǎn)單的從啟動(dòng)例程中返回，返回值是線程的退出碼
• 線程可以被同一進(jìn)程中的其他線程取消
• 線程調(diào)用pthread_exit()

pthread_cancel()

//發(fā)送一個(gè)結(jié)束請(qǐng)求給一個(gè)線程，是否取消以及何時(shí)取消取決于線程的屬性：state和type//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_cancel(pthread_t thread);

pthread_join()

//等待thread指定的線程終止，如果目標(biāo)線程沒有終止，則當(dāng)前線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，當(dāng)目標(biāo)線程終止時(shí)，該函數(shù)立即返回，前提：目標(biāo)線程可以被匯合/等待//如果調(diào)用pthread_join()的線程被cancel了，目標(biāo)線程互保持joinable(不會(huì)被撤銷)//如果多個(gè)線程同時(shí)join一個(gè)線程，那么結(jié)果是不確定的//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

thread：線程編號(hào)
retval：二級(jí)指針的返回值
retval

• 不是NULL，將拷貝目標(biāo)線程的狀態(tài)信息到*retval
• 如果目標(biāo)線程被cancel了，則將PTHREAD_CANCELED防止在*retval

例子

//02join.c, 使用pthread_join等待目標(biāo)線程結(jié)束#include#include#include#include //strerror()//沒有這個(gè).h會(huì)把strerror(error)當(dāng)intvoid* Calc(void* pv){ printf("primeter is %lg, area is:%lg\n",2*3.14**(int*)pv,3.14**(int*)pv**(int*)pv); return NULL; //要求有返回值，所以返回NULL}main(){ int* piRadius=(int*)malloc(sizeof(int)); printf("please input radius\n"); scanf("%d",piRadius); pthread_t thread; int error=pthread_create(&thread,NULL,Calc,(void*)piRadius); if(0!=error) printf("%s\n",strerror(error)),exit(-1); error=pthread_join(thread,NULL); if(0!=error) printf("%s\n",strerror(error)),exit(-1); free(piRadius); piRadius=NULL; return 0;}

//03join.c 使用pthread_join獲取目標(biāo)線程的退出狀態(tài)#include#include#include#includevoid* task(void* pv){ char* pc="hello"; return (void*)pc;}main(){ //創(chuàng)建子線程，使用pthread_create pthread_t thread; int error=pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); if(0!=error) printf("%s",strerror(error)),exit(-1); //等待子線程結(jié)束，并獲取退出狀態(tài)信息 char* ps=NULL; error=pthread_join(thread,(void**)&ps); if(0!=error) printf("pthread_join %s\n",strerror(error)),exit(-1); printf("child thread returned:%s\n",ps); return 0;}

//使用pthread_create()創(chuàng)建新線程#include#include#include#includevoid* task(void* pv){ //需要一個(gè)實(shí)參，我們又不需要，就可以給個(gè)NULL //判斷thread中的線程ID是否與pthread_self()的線程ID相等 int res=pthread_equal(*(pthread_t*)pv,pthread_self()); if(0!=res) printf("these two are Equal\n"); else printf("these two are Unequal\n"); int i=0; for(i=0;i<10;i++){ printf("I am the new thread\n"); sleep(1); }}int main(){ //1.準(zhǔn)備存儲(chǔ)線程編號(hào)的變量 pthread_t thread; //2.創(chuàng)建新線程，使用pthread_create() int errno=pthread_create(&thread,NULL,task,(void*)&thread);//子線程執(zhí)行完task()就結(jié)束了,使用arg把thread傳入子線程 if(0!=errno) printf("pthread_create:%s\n",strerror(errno)),exit(-1); sleep(10); printf("child thread's ID:%lu,parent thread's ID:%lu\n",thread,pthread_self());//pthread_self(),獲取當(dāng)前線程自己的線程編號(hào) return 0;}

//使用pthread_create()創(chuàng)建子線程，在線程處理函數(shù)中計(jì)算1~100之間的和，保存在sum中，返回該變量的地址，主線程等待子線程結(jié)束，并獲取退出狀態(tài)信息，并打印#include#include#include#includevoid* Sum(void* pv){ int i=0,sum=0; for(i=1;i<=100;i++) sum+=i; printf("%d\n",sum); return (void*)"success"; //其實(shí)return "success"就行}int main(){ pthread_t thread; int res=pthread_create(&thread,NULL,Sum,NULL); if(0!=res) printf("%s",strerror(res)),exit(-1); char *retval=NULL; res=pthread_join(thread,(void**)&retval); if(0!=res) printf("%s\n",strerror(res)),exit(-1); printf("child thread return : %s\n",retval); return 0;}

//在線程處理函數(shù)中打印1~20之間的函數(shù)，當(dāng)打印到10時(shí)終止當(dāng)前進(jìn)程并帶出10，主線程等待并獲取退出狀態(tài)信息，打印最終結(jié)果#include#includevoid* task(void* pv){ static int i=0; for(i=1;i<=20;i++){ if(10==i) pthread_exit((void*)&i); //pthread_exit() VS exit() else printf("i=%d\n",i); } return NULL;}main(){ pthread_t thread; pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); int *retval=NULL; pthread_join(thread,(void**)&retval); //沒有錯(cuò)誤處理 printf("task returned:%d\n",*retval); return 0;}

//使用pthread_cancel()取消指定的線程#include#include#includevoid* task(void* pv){ pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL); //設(shè)置該線程不可取消 while(1){ printf("I am superman\n"); sleep(1); } return NULL;}void* task2(void* pv){ printf("Cancelling thread...\n"); sleep(2); pthread_cancel(*(pthread_t*)pv); printf("cancelling successfully\n");}main(){ pthread_t thread; pthread_t thread2; pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); pthread_create(&thread2,NULL,task2,(void*)&thread); pthread_join(thread,NULL); pthread_join(thread2,NULL); return 0;}/*I am supermanI am supermanCancelling thread...I am supermancancelling successfullyI am superman //取消失敗了, 說明設(shè)置禁止取消成功了I am superman*/