1.线程概述
线程是一个进程内的基本调度单位，也可以称为轻量级进程。线程是在共享内存空间中并发的多道执行路径，它们共享一个进程的资源，如文件描述和信号处理。因此，大大减少了上下文切换的开销。一个进程可以有多个线程，也就
是有多个线程控制表及堆栈寄存器，但却共享一个用户地址空间。
2.线程实现
线程创建pthread_create()
所需头文件#include
<pthread.h>
函数原型int
pthread_create
((pthread_t
*thread,
pthread_attr_t
*attr,
thread：线程标识符
attr：线程属性设置
start_routine：线程函数的起始地址
arg：传递给start_routine的参数
函数返回值
成功：0
出错：-1
线程退出pthread_exit()
所需头文件#include
<pthread.h>
函数原型void
pthread_exit(void
*retval)
函数传入值retval:pthread_exit()调用者线程的返回值，可由其他函数如pthread_join
来检索获取
等待线程退出并释放资源pthread_join()
所需头文件#include
<pthread.h>
函数原型int
pthread_join
((pthread_t
th,
void
**thread_return))
函数传入值
th：等待线程的标识符
thread_return：用户定义的指针，用来存储被等待线程的返回值（不为NULL时）
函数返回值
成功：0
出错：-1
代码举例
1.
#include<pthread.h>
2.
#include<stdio.h>
3.
#include<errno.h>
4.
5.
/*线程1*/
6.
void
thread1()
7.
{
8.
int
i=0
9.
10.
while(1)
11.
{
12.
printf(thread1:%d/n,i)
13.
if(i>3)
14.
pthread_exit(0)
15.
i++
16.
sleep(1)
17.
}
18.
}
19.
20.
/*线程2*/
21.
void
thread2()
22.
{
23.
int
i=0
24.
25.
while(1)
26.
{
27.
printf(thread2:%d/n,i)
28.
if(i>5)
29.
pthread_exit(0)
30.
i++
31.
sleep(1)
32.
}
33.
}
34.
35.
int
main()
36.
{
37.
pthread_t
t1,t2
38.
39.
/*创建线程*/
40.
pthread_create(&t1,NULL,(void
*)thread1,NULL)
41.
pthread_create(&t2,NULL,(void
*)thread2,NULL)
42.
/*等待线程退出*/
43.
pthread_join(t1,NULL)
44.
pthread_join(t2,NULL)
45.
return
0
46.
}
3同步与互斥
<1>互斥锁
互斥锁的 *** 作主要包括以下几个步骤。
•
互斥锁初始化：pthread_mutex_init
•
互斥锁上锁：pthread_mutex_lock
•
互斥锁判断上锁：pthread_mutex_trylock
•
互斥锁接锁：pthread_mutex_unlock
•
消除互斥锁：pthread_mutex_destroy
1.
#include<pthread.h>
2.
#include<stdio.h>
3.
#include<errno.h>
4.
5.
int
i=0/*共享变量*/
6.
pthread_mutex_t
mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER/*互斥锁*/
7.
8.
void
thread1()
9.
{
10.
int
ret
11.
while(1)
12.
{
13.
14.
15.
ret=pthread_mutex_trylock(&mutex)/*判断上锁*/
16.
17.
if(ret!=EBUSY)
18.
{
19.
pthread_mutex_lock(&mutex)/*上锁*/
20.
printf(This
is
thread1:%d/n,i)
21.
i++
22.
pthread_mutex_unlock(&mutex)/*解锁*/
23.
}
24.
sleep(1)
25.
}
26.
}
27.
28.
void
thread2()
29.
{int
ret
30.
while(1)
31.
{
32.
33.
ret=pthread_mutex_trylock(&mutex)
34.
if(ret!=EBUSY)
35.
{
36.
pthread_mutex_lock(&mutex)
37.
printf(This
is
thread2:%d/n,i)
38.
i++
39.
pthread_mutex_unlock(&mutex)
40.
}
41.
sleep(1)
42.
}
43.
}
44.
int
main()
45.
{
46.
pthread_t
t1,t2
47.
pthread_mutex_init(&mutex,NULL)
48.
pthread_create(&t1,NULL,(void
*)thread1,NULL)
49.
pthread_create(&t2,NULL,(void
*)thread2,NULL)
50.
51.
pthread_join(t1,NULL)
52.
pthread_join(t2,NULL)
53.
54.
pthread_mutex_destroy(&mutex)
55.
return
0
56.
}
<2>信号量
未进行同步处理的两个线程
1.
#include<pthread.h>
2.
#include<stdio.h>
3.
#include<errno.h>
4.
5.
int
i=0
6.
void
thread1()
7.
{
8.
9.
while(1)
10.
{
11.
printf(This
is
thread1:%d/n,i)
12.
i++
13.
sleep(1)
14.
}
15.
}
16.
17.
18.
void
thread2()
19.
{
20.
21.
while(1)
22.
{
23.
printf(This
is
thread2:%d/n,i)
24.
i++
25.
sleep(1)
26.
}
27.
}
28.
29.
int
main()
30.
{
31.
pthread_t
t1,t2
32.
33.
pthread_create(&t1,NULL,(void
*)thread1,NULL)
34.
pthread_create(&t2,NULL,(void
*)thread2,NULL)
返回值：成功：0，错误：出错编号。
pthread不是Linux系统默认的库而是POSIX线程库。在Linux中将其作为一个库来使用，因此编译时需要加上-pthread以显式链接该库
返回线程ID
线程标识符在进程中是唯一的，即分别属于两不同进程的两个线程可能有相同的线程标识符
retval:返回信息
参数表：
thread: 要等待的线程的pid
retval:用来存储被等待线程的返回值
返回0：成功；返回错误号：失败
主线程阻塞自己，等待子线程结束，然后回收子线程资源
可以设置线程能否被取消和取消后是否立即执行
参数表
state:PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE
oldstate:指针类型，上一次取消状态的指针，可设NULL
type:PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS立即取消
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED等待事件（如pthread_join时）才取消
在任何一个时间点上，线程是可结合的（joinable），或者是分离的（detached）。一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死,只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源；在被其他线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。相反，一个分离的线程是不能被其他线程回收或杀死的，它的存储器资源在它终止时由系统自动释放。 因此为了避免内存泄漏，所有线程的终止，要么已设为DETACHED，要么就需要使用pthread_join()来回收
返回0成功，错误号失败
分离后不可以再合并。该 *** 作不可逆
综合以上要想让子线程总能完整执行（不会中途退出），
注：很多地方参照了黄茹老师主编的《Linux环境高级程序设计》
.线程的基本介绍(1)线程的概述
线程与进程类似，也允许应用程序并发执行多个任务的一种机制。一个进程可以包含多个线程，同一程序中的所有线程共享同一份全局内存区域，线程之间没有真正意义的等级之分。同一个进程中的线程可以并发执行，如果处理器是多核的话线程也可以并行执行，如果一个线程因为等待I/O *** 作而阻塞，那么其他线程依然可以继续运行
(2)线程优于进程的方面
argv,environ
主线程栈
线程3的栈
线程2的栈
线程1的栈
共享函数库共享的内存
堆
未初始化的数据段
初始化数据段
文本
.进程间的信息难以共享。由于除去只读代码段外，父子进程并未共享内存，因此必须采用一些进程间通讯，在进程之间交换信息
.调用fork()来创建进程代价相对较高
线程很好的解决了上述俩个问题
.线程之间能够方便，快速的共享信息，只需将数据复制到共享（全局或堆）变量中即可
.创建线程比创建线程通常要快10甚至更多，线程创建之所以快，是因为fork创建进程时所需复制多个属性，而在线程中，这些属性是共享的。
(3)创建线程
启动程序时，产生的进程只有单条线程，我们称之为主线程
#include<pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void*(*start)(void *),void *arg)12
新线程通过调用带有arg的函数开始执行，调用pthread_create()的线程会继续执行该调用之后的语句。
(4)终止线程
可以以如下方式终止线程的运行
.线程调用pthread_exit()
.线程start函数执行return语句并返回指定值
.调用pthread_cancel()取消线程
.任意线程调用了exit(),或者主线程执行了return语句，都会导致进程中的所有线程立即终止
pthread_exit()函数可以终止线程，且其返回值可由另一线程通过调用pthread_join()获得
#include<pthread.h>void pthread_exit(void *retval)12
调用pthread_exit()相当于在线程的start函数中执行return,不同之处在于，pthread_exit()可以在任何地方调用，参数retval指定了线程的返回值
(5)获取线程ID
#include<pthread.h>pthread_t pthread_self(void)12
线程ID在应用程序中主要有如下用途
.不同的pthreads函数利用线程ID来标识要 *** 作目标线程。
.在具体的应用程序中，以特定线程的线程ID作为动态数据结构的标签，这颇有用处，既可用来识别某个数据结构的创建者或属主线程，又可确定随后对该数据结构执行 *** 作的具体线程
函数pthread_equal()可检查俩个线程的ID是否相同
#include<pthread.h>int pthread_equal(pthread_t t1,pthread_t t2)//如果相同返回非0值，否则返回0123
(6)连接已终止的线程
函数pthread_join()等待由thread表识的线程终止
#include<pthread.h>int pthread_join(pthread_t thread,void **retval)//返回0调用成功，否则失败123
如果pthread_join()传入一个之前已然连接过的线程ID，将会导致无法预知的行为，当相同线程ID在参与一次连接后恰好为另一新建线程所重用，再度连接的可能就是这个新线程
若线程未分离，则就应该使用pthread_join()来连接线程，否则会产生僵尸线程
pthrea_join()函数的要点
.线程之间的关系是对等的，所以任意线程都可以调用pthread_join()来连接其他线程
.pthread_join()无法针对任意线程，只能连接单个线程
(6)线程的分离
默认情况下线程都是可连接的，但有时候，我们并不关心线程退出的状态，我们可以调用pthread_detach()并向thread参数传入指定线程的的标识符，将该线程标记为处于分离状态
#include<pthread.h>int pthread_detach(pthread_t thread)//返回0成功，否则失败123
一旦线程处于分离状态，就不能在使用pthread_join()来获取其状态，也无法使其重返可连接状态
(7)在应用程序中如何来选择进程还是线程
.线程之间共享数据很简单，进程间的数据共享需要更多的投入
.创建线程要比创建进程块很多
.多线程编程时，需要确保调用线程安全的函数
.某个线程中的bug可能会危害进程中所有线程
.每个线程都在征用宿主进程中有限的虚拟地址空间
.在多线程应用中，需要小心使用信号
.除了数据，线程还可以共享文件描述符，信号处置，当前工作目录，以及用户ID和组ID
线程的同步
(1)保护共享变量访问：互斥量
线程的主要优势在于能够通过全局变量来共享信息，不过这种共享是有代价的。必须确保多个线程修改同一变量时，不会有其他线程也正在修改此变量，为避免线程更新时共享变量时所出现的问题，必须使用互斥量来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源
(2)静态分配的互斥锁
互斥锁既可以像静态变量那样分配，也可以在运行时动态分配，互斥量属于pthread_mutex_t类型的变量，在使用之前必须对其初始化。对于静态分配的互斥量而言，可如下例所示，将PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER赋给互斥量
pthread_mutex_t = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER1
1.加锁和解锁互斥量
初始化之后，互斥量处于未锁定状态。函数pthread_mutex_lock()可以锁定某一互斥量
而函数pthread_mutex_unlock()则可以将一个互斥量解锁
#include<pthread.h>int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)//返回0成功，其他失败1234
要锁定互斥量，在调用pthread_mutex_lock()时需要指定互斥量，如果互斥量当前处于未锁定状态，则该调用将会立即返回，如果该互斥量已被其他线程锁定，那么该调用将会阻塞，直至互斥量被解锁
函数pthread_mutex_unlock()将解锁之前已遭调用线程锁定的互斥量
2.互斥量的性能
通常情况下，线程会花费更多的时间去做其他工作，对互斥量的加锁解锁相对要少的多，因此使用互斥量对大部分程序来说性能并无显著的影响
3.互斥量的死锁
当一个线程需要同时访问多个共享资源时，没个资源由不同的互斥索管理。当超过一个线程加锁同一组互斥量时，就有可能发生死锁。如下图所示
线程A
1.pthread_mutex_lock(mutex1)
2.pthread_mutex_lock(mutex2)
线程2
1.pthread_mutex_lock(mutex2)
2.pthread_mutex_lock(mutex1)
每个线程都成功的锁住一个互斥量，接着试图对以为另一线程锁定的互斥量加锁，就会一直等下去
要避免此类死锁问题，最简单的就是定义互斥量的层级关系
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