Linux系统编程:多线程编程

一、什么是线程?
  1. 线程是一种执行流,也是一种任务流,因此线程也具有5个状态,可参与时间片轮转;
  2. 线程必须依附于进程而存在;
  3. 进程即OS分配资源的基本单位,也是执行单位,
    线程仅是一个执行单位,OS只给它运行必要的资源(栈);
  4. 每个线程都有一个id,但这个id只是保证在同一个进程里不一样。
二、线程相关函数
创建线程
int pthread_create(pthread_t *thread, 
            const pthread_attr_t *attr, //线程属性
            void *(*start_routine)(void*), //线程入口函数
            void *arg);
等待线程结束
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
  1. 等待指定线程退出;
  2. 对已退出的线程做善后;
  3. 获取已退出的线程的返回值:成功为0,失败非0。
创建分离的线程
pthread_t tid;
int ret = 0;
pthread_attr_t attr;

pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED); //detached

ret = pthread_create(&tid,&attr,StartThread,NULL);
if(ret != 0)
{
    printf("pthread_create failed\n");
    pthread_attr_destroy(&attr);
    return 1;
}
//不要调用join
线程的退出
void pthread_exit(void *retval); //退出
线程的取消

pthread_cancel:其作用是给指定的线程发送取消请求,但它只是发出请求,线程是否取消则不在其考虑范围之内。

三、关于资源冲突
资源冲突的前提
  1. 多任务并行执行;
  2. 存在共享资源;
  3. 同时操作共享资源。

这种同时使用共享资源导致的问题,专业上被称为竞态问题

如何避免竞态

设法不要让多任务同时使用该共享资源。
解决竞态问题的手段被称为同步机制。

典型的竞态问题
  • 同步问题
    解决办法:
定义一个信号量类型的变量;
初始化该变量;
......
信号量P操作;
...... //临界区(需要使用共享资源的一段代码)
信号量V操作;
......
  • 互斥问题
    解决办法:
定义一个信号量类型的变量;
初始化该变量(信号量的计数牌初始值为0);
A任务代码;
......
...... //临界区(需要使用共享资源的一段代码)
信号量V操作;
......
B任务代码;
......
信号量P操作;
...... //临界区(需要使用共享资源的一段代码)
四、系统为线程提供的同步机制
线程信号量
  • 头文件:smaphore.h
  • 类型:sem_t
  • 初始化:int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
  • 清理:int sem_destory(sem_t *sem);
  • P操作:int sem_wait(sem_t *sem);
  • V操作:int sem_post(sem_t *sem);
线程互斥量
  • 头文件:pthread.h
  • 类型:pthread_mutex_t
  • 初始化:int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,NULL);
  • 清理:int pthread_mutex_destory(pthread_mutex_t *mutex,NULL);
  • 阻塞P操作:int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex,NULL);
  • 非阻塞P操作:int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex,NULL);
  • V操作:int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex,NULL);
线程读写锁
  • 头文件:pthread.h
  • 类型:pthread_rwlock_t
  • 初始化:int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);
  • 清理:int pthread_rwlock_destory(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);
  • 阻塞读锁P操作:int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);
  • 阻塞写锁P操作:int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);
  • 非阻塞读锁P操作:int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);
  • 非阻塞写锁P操作:int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);
  • V操作:int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock,NULL);

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