文章目录
- ①大神博客先推
- ②好，现在看我的
- 线程是啥玩意儿? 非要线程不可？
- 线程与进程千丝万缕的纠缠
- 线程间资源共享情况
- ⑴共享资源
- ⑵非共享资源
- 线程的缺点
- ③线程安全问题
- 这个模块他的博客里没
- ④哔哔完了不？放码过来！
- 创建线程
- 接下来演示线程安全：
- 获取当前线程id
- 判断俩线程是否相等
- 单次初始化
- 连接（Joining）和分离（Detaching）线程
- 又到了演示线程安全的时间了
- ⑤线程属性
- ⑥敲黑板：栈管理
- 准备好小板凳
- 未完待续···
①大神博客先推
我这人就是这么的无私，这位大神应该是退隐好几年了，但是留下了不少好东西。
Posix线程详解
不过我的小白文也有不少彩蛋哦↓↓↓
②好，现在看我的
毕竟大神的博客也太长了，而且深奥，大家收藏就好了。
咱这个短，通俗易懂。
线程是啥玩意儿? 非要线程不可？
官方话就是：是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
1、提高程序的并发性
2、开销小，不需要重新分配内存
3、通信和共享数据方便
还真别说，大神就是厉害，这还有图有真相！！！
线程与进程千丝万缕的纠缠
（1）线程又被叫做轻量级进程，也有PCB，创建线程使用的底层函数和进程是一样的，都是clone。
（2）从内核里看线程和进程是一样的，都有各自不同的PCB，但是PCB指向的内存资源的三级页表是不同的。
（3）进程可以蜕变成线程，进程也可以说是主线程，就是高速路的主干道。
（4）在Linux下，线程是最小的执行单位，进程是最小的分配资源单位。
线程间资源共享情况
⑴共享资源
1、文件描述符表
2、每种信号的处理方式
3、当前工作目录
4、用户ID和组ID
5、内存地址空间
⑵非共享资源
1、线程id
2、处理器现场和栈指针
3、独立的栈空间
4、errno变量
5、信号屏蔽字
6、调度优先级
线程的缺点
1、线程不稳定（这个是真的不稳定，后面章节会提）
2、线程调试困难（这个是真的头疼，难以调试的东西）
3、线程无法使用Unix经典事件，如信号
③线程安全问题
线程安全（Thread-safeness）:
线程安全：简短的说，指程序可以同时执行多个线程却不会“破坏“共享数据或者产生“竞争”条件的能力。
例如：假设你的程序创建了几个线程，每一个调用相同的库函数：
这个库函数存取/修改了一个全局结构或内存中的位置。
当每个线程调用这个函数时，可能同时去修改这个全局结构活内存位置。
如果函数没有使用同步机制去阻止数据破坏，这时，就不是线程安全的了。
这个模块他的博客里没
嘿嘿，如果看我的博客，那这就是一个彩蛋了。
我有可重入函数对于线程安全的意义（附函数表）
④哔哔完了不？放码过来！
创建线程
pthread_create
功能：创建一个线程
原语函数：
#include<pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_tattr_t *attr,void *(*start_routine)(void *),void *arg);
参数释义：
thread：传递一个pthread_t变量进来，用以保存新线程的tid（线程id）
attr：线程属性设置，NULL代表使用默认属性（注（1））
(*start_routine)(void *)：函数指针，指向新线程应该指向的函数模块
arg：老熟了，给前面那个函数传参用的，不传就写NULL
返回值：成功返回0.，失败返回错误号，错误号，错误号，前面说过errno不共享的。（线程里返回值统一这样的，后面不提了）
注（1）：创建线程时，没什么特殊情况我们都是使用默认属性的，不过有时候需要做一些特殊处理，碧如调整优先级啊这些的。后面会说。
Q：怎样安全地向一个新创建的线程传递数据？
A：确保所传递的数据是线程安全的（不能被其他线程修改）。下面三个例子演示了那个应该和那个不应该。
我的代码太菜了，看那个大神的：
Example Code - Pthread Creation and Termination
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#define NUM_THREADS 5
void *PrintHello(void *threadid)
{
int tid;
tid = (int)threadid;
printf("Hello World! It's me, thread #%d!\n", tid);
pthread_exit(NULL);
}
int main (int argc, char *argv[])
{
pthread_t threads[NUM_THREADS];
int rc, t;
for(t=0; t<NUM_THREADS; t++){
printf("In main: creating thread %d\n", t);
rc = pthread_create(&threads[t], NULL, PrintHello, (void *)t);
if (rc){
printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d\n", rc);
exit(-1);
}
}
pthread_exit(NULL);
}
接下来演示线程安全：
//下面的代码片段演示了如何向一个线程传递一个简单的整数。
//主线程为每一个线程使用一个唯一的数据结构，确保每个线程传递的参数是完整的。
int *taskids[NUM_THREADS];
for(t=0; t<NUM_THREADS; t++)
{
taskids[t] = (int *) malloc(sizeof(int));
*taskids[t] = t;
printf("Creating thread %d\n", t);
rc = pthread_create(&threads[t], NULL, PrintHello,
(void *) taskids[t]);
...
}
//例子展示了用结构体向线程设置/传递参数。每个线程获得一个唯一的结构体实例。
struct thread_data{
int thread_id;
int sum;
char *message;
};
struct thread_data thread_data_array[NUM_THREADS];
void *PrintHello(void *threadarg)
{
struct thread_data *my_data;
...
my_data = (struct thread_data *) threadarg;
taskid = my_data->thread_id;
sum = my_data->sum;
hello_msg = my_data->message;
...
}
int main (int argc, char *argv[])
{
...
thread_data_array[t].thread_id = t;
thread_data_array[t].sum = sum;
thread_data_array[t].message = messages[t];
rc = pthread_create(&threads[t], NULL, PrintHello,
(void *) &thread_data_array[t]);
...
}
//例子演示了错误地传递参数。循环会在线程访问传递的参数前改变传递给线程的地址的内容。
int rc, t;
for(t=0; t<NUM_THREADS; t++)
{
printf("Creating thread %d\n", t);
rc = pthread_create(&threads[t], NULL, PrintHello,
(void *) &t);
...
}
获取当前线程id
pthread_self
功能：获取调用线程tid（注（3））
注（3）：有的人就要问了，这东西不是都传出来了吗，直接打印不就完事儿了吗，为什么还要特地开一个函数去获取？
是这样的，线程id的类型是pthread_t，它在当前进程中是唯一的，但是在不同系统中这个类型有不同的实现，它可能是一个整数值，也可能是一个结构体，反正就是你猜不到的东西。
好，看原语：
#include<pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
判断俩线程是否相等
pthread_equal
功能：判断两个线程是否相等
原语：
#include<pthread.h>
int pthread_self(pthread_t t1,pthread_t t2);
注意这两个函数中的线程ID对象是不透明的，不是轻易能检查的。因为线程ID是不透明的对象，所以C语言的==操作符不能用于比较两个线程ID。
单次初始化
pthread_once (once_control, init_routine)
pthread_once 在一个进程中仅执行一次init_routine。
任何线程第一次调用该函数会执行给定的init_routine，不带参数，任何后续调用都没有效果。
init_routine函数一般是初始化的程序
once_control参数是一个同步结构体，需要在调用pthread_once前初始化。
例如：
pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;
连接（Joining）和分离（Detaching）线程
pthread_join(threadid,status)
pthread_detach(threadid,status)
pthread_attr_setdetachstate(attr,detachstate)
pthread_attr_getdetachstate(attr,detachstate)
连接:
“连接”是一种在线程间完成同步的方法。例如：
> pthread_join()函数阻赛调用线程直到threadid所指定的线程终止。
> 如果在目标线程中调用pthread_exit()，程序员可以在主线程中获得目标线程的终止状态。
>
> 连接线程只能用pthread_join()连接一次。若多次调用就会发生逻辑错误。
>
> 两种同步方法，互斥量（mutexes）和条件变量（condition variables），稍后讨论。
可连接（Joinable or Not）?
当一个线程被创建，它有一个属性定义了它是可连接的（joinable）还是分离的（detached）。
只有是可连接的线程才能被连接（joined），若果创建的线程是分离的，则不能连接。
POSIX标准的最终草案指定了线程必须创建成可连接的。然而，并非所有实现都遵循此约定。
使用pthread_create()的attr参数可以显式的创建可连接或分离的线程
典型四步如下：
声明一个pthread_attr_t数据类型的线程属性变量
用 pthread_attr_init()初始化改属性变量
用pthread_attr_setdetachstate()设置可分离状态属性
完了后，用pthread_attr_destroy()释放属性所占用的库资源
分离（Detaching）：
pthread_detach()可以显式用于分离线程，尽管创建时是可连接的。
没有与pthread_detach()功能相反的函数
建议：
若线程需要连接，考虑创建时显式设置为可连接的。因为并非所有创建线程的实现都是将线程创建为可连接的。
若事先知道线程从不需要连接，考虑创建线程时将其设置为可分离状态。一些系统资源可能需要释放。
又到了演示线程安全的时间了
//这个例子演示了用Pthread join函数去等待线程终止。
//因为有些实现并不是默认创建线程是可连接状态，例子中显式地将其创建为可连接的。
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#define NUM_THREADS 3
void *BusyWork(void *null)
{
int i;
double result=0.0;
for (i=0; i<1000000; i++)
{
result = result + (double)random();
}
printf("result = %e\n",result);
pthread_exit((void *) 0);
}
int main (int argc, char *argv[])
{
pthread_t thread[NUM_THREADS];
pthread_attr_t attr;
int rc, t;
void *status;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
for(t=0; t<NUM_THREADS; t++)
{
printf("Creating thread %d\n", t);
rc = pthread_create(&thread[t], &attr, BusyWork, NULL);
if (rc)
{
printf("ERROR; return code from pthread_create()
is %d/n", rc);
exit(-1);
}
}
pthread_attr_destroy(&attr);
for(t=0; t<NUM_THREADS; t++)
{
rc = pthread_join(thread[t], &status);
if (rc)
{
printf("ERROR; return code from pthread_join() is %d\n", rc);
exit(-1);
}
printf("Completed join with thread %d status= %ld\n",t, (long)status);
}
pthread_exit(NULL);
}
⑤线程属性
linux下线程属性是可以根据实际项目需要进行设置。
之前我们讨论的都是线程的默认属性，默认属性已经可以解决大部分线程开发时的需求。
如果需要更高的性能，就需要人为对线程属性进行配置。
typedef struct
{
int detachstate; //线程的分离状态
int schedpolicy; //线程的调度策略
struct sched schedparam;//线程的调度参数
int inheritsched; //线程的继承性
int scope; //线程的作用域
size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小
int stackaddr_set; //线程栈的设置
void* stackaddr; //线程栈的启始位置
size_t stacksize; //线程栈大小
}pthread_attr_t;
//在上面我们可以看到，关于这个结构体中的相关参数
默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。
线程属性设置的一般套路：
第一：定义属性变量并初始化 pthread_attr_t
pthread_attr_init()
第二：调用你想设置的属性的接口函数
pthread_attr_setxxxxxxxx()
第三：创建线程的时候，第二个参数使用这个属性
第四：销毁属性
pthread_destroy();
⑥敲黑板：栈管理
防止栈问题:
POSIX标准并没有指定线程栈的大小，依赖于实现并随实现变化。
很容易超出默认的栈大小，常见结果：程序终止或者数据损坏。
安全和可移植的程序应该不依赖于默认的栈限制，但是取而代之的是用pthread_attr_setstacksize分配足够的栈大小。
pthread_attr_getstackaddr和pthread_attr_setstackaddr函数可以被程序用于将栈设置在指定的内存区域。
pthread_attr_getstacksize (attr, stacksize)
pthread_attr_setstacksize (attr, stacksize)
pthread_attr_getstackaddr (attr, stackaddr)
pthread_attr_setstackaddr (attr, stackaddr)
准备好小板凳
//这个例子演示了如何去查询和设定线程栈大小。
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#define NTHREADS 4
#define N 1000
#define MEGEXTRA 1000000
pthread_attr_t attr;
void *dowork(void *threadid)
{
double A[N][N];
int i,j,tid;
size_t mystacksize;
tid = (int)threadid;
pthread_attr_getstacksize (&attr, &mystacksize);
printf("Thread %d: stack size = %li bytes /n", tid, mystacksize);
for (i=0; i<N; i++)
for (j=0; j<N; j++)
A[i][j] = ((i*j)/3.452) + (N-i);
pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
pthread_t threads[NTHREADS];
size_t stacksize;
int rc, t;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_getstacksize (&attr, &stacksize);
printf("Default stack size = %li/n", stacksize);
stacksize = sizeof(double)*N*N+MEGEXTRA;
printf("Amount of stack needed per thread = %li/n",stacksize);
pthread_attr_setstacksize (&attr, stacksize);
printf("Creating threads with stack size = %li bytes/n",stacksize);
for(t=0; t<NTHREADS; t++){
rc = pthread_create(&threads[t], &attr, dowork, (void *)t);
if (rc){
printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d/n", rc);
exit(-1);
}
}
printf("Created %d threads./n", t);
pthread_exit(NULL);
}
未完待续···
想了想，线程同步模块和线程池放在下一个章节吧，我没有文章字数破W的好习惯
