Linux多线程编程(一)---多线程基本编程
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線程概念
? ? 線程是指運(yùn)行中的程序的調(diào)度單位。一個(gè)線程指的是進(jìn)程中一個(gè)單一順序的控制流，也被稱為輕量級(jí)線程。它是系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分配的基本單位。同一進(jìn)程中的多個(gè)線程將共享該系統(tǒng)中的全部系統(tǒng)資源，比如文件描述符和信號(hào)處理等。一個(gè)進(jìn)程可以有很多線程，每個(gè)線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。
線程與進(jìn)程比較
? ?① ?和進(jìn)程相比，它是一種非常“節(jié)儉”的多任務(wù)操作方式。在Linux系統(tǒng)中，啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來(lái)維護(hù)其代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這種多任務(wù)工作方式的代價(jià)非常“昂貴”。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且線程間彼此切換所需要時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間。
? ?② ?線程間方便的通信機(jī)制。對(duì)不同進(jìn)程來(lái)說它們具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進(jìn)行。這種方式不僅費(fèi)時(shí)，而且很不方便。線程則不然，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可以直接為其他線程所用，不僅方便，而且快捷。
線程基本編程
? ?Linux系統(tǒng)下的多線程遵循POSIX線程接口，稱為pthread。編寫Linux下的多線程程序，需要使用頭文件pthread.h，連接時(shí)需要使用庫(kù)libpthread.a。因?yàn)閜thread的庫(kù)不是Linux系統(tǒng)的庫(kù)，所以在編譯時(shí)要加上 -lpthread。例如：gcc ?filename ?-lpthread。注意，這里要講的線程相關(guān)操作都是用戶空間中的線程的操作。
? ?線程創(chuàng)建：創(chuàng)建線程實(shí)際上就是確定調(diào)用該線程函數(shù)的入口點(diǎn)，這里通常使用的函數(shù)是pthread_create()。在線程創(chuàng)建后，就開始運(yùn)行相關(guān)的線程函數(shù)。
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? 線程退出：在線程創(chuàng)建后，就開始運(yùn)行相關(guān)的線程函數(shù)，在該函數(shù)運(yùn)行完之后，該線程也就退出了，這也是線程退出的一種方法。另一種退出線程的方法是使用函數(shù)pthread_exit()，這是線程的主動(dòng)行為。這里要注意的是，在使用線程函數(shù)時(shí)，不能隨意使用exit()退出函數(shù)來(lái)進(jìn)行出錯(cuò)處理。由于exit()的作用是使調(diào)用進(jìn)程終止，而一個(gè)進(jìn)程往往包含多個(gè)線程，因此，在使用exit()之后，該進(jìn)程中的所有線程都終止了。在線程中就可以使用pthread_exit()來(lái)代替進(jìn)程中的exit()。
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? 線程等待：由于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程是共享數(shù)據(jù)段的，因此，通常在線程退出后，退出線程所占用的資源并不會(huì)隨著線程的終止而得到釋放。正如進(jìn)程之間可以用wait()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)同步終止并釋放資源一樣，線程之間也有類似機(jī)制，那就是pthread_join()函數(shù)。pthread_join()用于將當(dāng)前進(jìn)程掛起來(lái)等待線程的結(jié)束。這個(gè)函數(shù)是一個(gè)線程阻塞的函數(shù)，調(diào)用它的函數(shù)將一直等待到被等待的線程結(jié)束為止，當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，被等待線程的資源就被收回。
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? 線程取消：前面已經(jīng)提到線程調(diào)用pthread_exit()函數(shù)主動(dòng)終止自身線程，但是在很多線程應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)遇到在別的線程中要終止另一個(gè)線程的問題，此時(shí)調(diào)用pthread_cancel()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種功能，但在被取消的線程的內(nèi)部需要調(diào)用pthread_setcancel()函數(shù)和pthread_setcanceltype()函數(shù)設(shè)置自己的取消狀態(tài)。例如，被取消的線程接收到另一個(gè)線程的取消請(qǐng)求之后，是接受函數(shù)忽略這個(gè)請(qǐng)求；如果是接受，則再判斷立刻采取終止操作還是等待某個(gè)函數(shù)的調(diào)用等。
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? 線程標(biāo)識(shí)符獲取：獲取調(diào)用線程的標(biāo)識(shí)ID。
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? 線程清除：線程終止有兩種情況：正常終止和非正常終止。線程主動(dòng)調(diào)用pthread_exit()或者從線程函數(shù)中return都將使線程正常退出，這是可預(yù)見的退出方式；非正常終止是線程在其它線程的干預(yù)下，或者由于自身運(yùn)行出錯(cuò)(比如訪問非法地址)而退出，這種退出方式是不可預(yù)見的。不論是可預(yù)見的線程終止還是異常終止，都回存在資源釋放的問題，如何保證線程終止時(shí)能順利地釋放掉自己所占用的資源，是一個(gè)必須考慮的問題。
? 從pthread_cleanup_push()的調(diào)用點(diǎn)到pthread_cleanup_pop()之間的程序段中的終止動(dòng)作(包括調(diào)用pthread_exit()和異常終止，不包括return)都將執(zhí)行pthread_cleanup_push()所指定的清理函數(shù)。
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實(shí)驗(yàn)1
? ?功能：使用pthread_create()函數(shù)創(chuàng)建線程的實(shí)例
? ?代碼：thread_create.c文件
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? ? ?
? ? 編譯：使用命令：gcc thread_create.c -o thread_create -lpthread編譯，注意不要忘了加 -lpthread，否則會(huì)出現(xiàn)如下的錯(cuò)誤
/tmp/ccjfZIN3.o: In function `main':
thread_create.c:(.text+0x8b): undefined reference to `pthread_create'
thread_create.c:(.text+0xc0): undefined reference to `pthread_create'
thread_create.c:(.text+0xeb): undefined reference to `pthread_join'
thread_create.c:(.text+0xfc): undefined reference to `pthread_join'
collect2: ld returned 1 exit status
? ?執(zhí)行：
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實(shí)驗(yàn)2
? 功能：使用pthread_exit()函數(shù)退出線程的舉例
? 代碼：thread_exit.c文件
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? 編譯：gcc thread_exit.c -o thread_exit -lpthread
? 執(zhí)行：./thread_exit
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實(shí)驗(yàn)3
? 功能：用pthread_join()實(shí)現(xiàn)線程等待。
? 代碼：thread_join.c文件
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? 編譯：gcc thread_join.c -o thread_join -lpthread??
? 執(zhí)行：./thread_join
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?可以看出，pthread_join()等到線程結(jié)束后，程序才繼續(xù)執(zhí)行。
實(shí)驗(yàn)4
? 功能：使用pthread_self()獲取線程ID
? 代碼：thread_id.c文件
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? 編譯：gcc thread_id.c -o thread_id -lpthread
? 執(zhí)行：./thread_id
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實(shí)驗(yàn)5
? 功能：線程清理函數(shù)的使用
? 代碼：thread_clean.c
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? ?注意，在編寫的代碼的時(shí)候，自己修改一下傳遞的參數(shù)和clean_pop函數(shù)的參數(shù)，相信你會(huì)更有收獲。
? 編譯：gcc thread_clean.c -o thread_clean -lpthread
? 執(zhí)行：./thread_clean
? ?
實(shí)驗(yàn)6
? 功能：本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建了3個(gè)進(jìn)程，為了更好的描述線程之間的并行執(zhí)行，讓3個(gè)線程共用同一個(gè)執(zhí)行函數(shù)。每個(gè)線程都有5次循環(huán)(可以看成5個(gè)小任務(wù))，每次循環(huán)之間會(huì)隨機(jī)等待1～10s的時(shí)間，意義在于模擬每個(gè)任務(wù)的到達(dá)時(shí)間是隨機(jī)的，并沒有任何特定的規(guī)律。
? 代碼：thread.c文件，該代碼文件點(diǎn)此下載
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? 編譯：gcc thread.c -o thread -lpthread
? 執(zhí)行：./thread
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? 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，線程執(zhí)行的順序雜亂無(wú)章的，看著就頭疼，下一節(jié)就利用線程之間的同步與互斥機(jī)制處理此文件http://blog.csdn.net/mybelief321/article/details/9390707
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux多线程编程(一)---多线程基本编程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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