• linux多线程

    一、什么是线程？

          线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器，一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

    二、什么时候使用多线程？

         当多个任务可以并行执行时，可以为每个任务启动一个线程。

    三、线程的创建

         使用pthread_create函数。
        
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include<pthread.h>  
    2. int pthread_create (pthread_t *__restrict __newthread,//新创建的线程ID  
    3.                __const pthread_attr_t *__restrict __attr,//线程属性  
    4.                void *(*__start_routine) (void *),//新创建的线程从start_routine开始执行  
    5.                void *__restrict __arg)//执行函数的参数  
    返回值：成功-0，失败-返回错误编号，可以用strerror(errno)函数得到错误信息

    四、线程的终止

       三种方式
    • 线程从执行函数返回，返回值是线程的退出码
    • 线程被同一进程的其他线程取消
    • 调用pthread_exit()函数退出。这里不是调用exit，因为线程调用exit函数，会导致线程所在的进程退出。

    一个小例子：

    启动两个线程，一个线程对全局变量num执行加1操作，执行五百次，一个线程对全局变量执行减1操作，同样执行五百次。

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include <stdio.h>  
    2. #include <stdlib.h>  
    3. #include <pthread.h>  
    4. #include <unistd.h>  
    5. #include <string.h>  
    6.   
    7. int num=0;  
    8. void *add(void *arg) {//线程执行函数，执行500次加法  
    9.     int i = 0,tmp;  
    10.     for (; i <500; i++)  
    11.     {  
    12.         tmp=num+1;  
    13.         num=tmp;  
    14.         printf("add+1,result is:%d\n",num);  
    15.     }  
    16.     return ((void *)0);  
    17. }  
    18. void *sub(void *arg)//线程执行函数，执行500次减法  
    19. {  
    20.     int i=0,tmp;  
    21.     for(;i<500;i++)  
    22.     {  
    23.         tmp=num-1;  
    24.         num=tmp;  
    25.         printf("sub-1,result is:%d\n",num);  
    26.     }  
    27.     return ((void *)0);  
    28. }  
    29. int main(int argc, char** argv) {  
    30.       
    31.     pthread_t tid1,tid2;  
    32.     int err;  
    33.     void *tret;  
    34.     err=pthread_create(&tid1,NULL,add,NULL);//创建线程  
    35.     if(err!=0)  
    36.     {  
    37.         printf("pthread_create error:%s\n",strerror(err));  
    38.         exit(-1);  
    39.     }  
    40.     err=pthread_create(&tid2,NULL,sub,NULL);  
    41.     if(err!=0)  
    42.     {  
    43.         printf("pthread_create error:%s\n",strerror(err));  
    44.          exit(-1);  
    45.     }  
    46.     err=pthread_join(tid1,&tret);//阻塞等待线程id为tid1的线程，直到该线程退出  
    47.     if(err!=0)  
    48.     {  
    49.         printf("can not join with thread1:%s\n",strerror(err));  
    50.         exit(-1);  
    51.     }  
    52.     printf("thread 1 exit code %d\n",(int)tret);  
    53.     err=pthread_join(tid2,&tret);  
    54.     if(err!=0)  
    55.     {  
    56.         printf("can not join with thread1:%s\n",strerror(err));  
    57.         exit(-1);  
    58.     }  
    59.     printf("thread 2 exit code %d\n",(int)tret);  
    60.     return 0;  
    61. }  
    使用g++编译该文件（g++ main.cpp -o main)。此时会报错undefined reference to `pthread_create'。


    报这个错误的原因是：pthread库不是linux默认的库，所以在编译时候需要指明libpthread.a库。

    解决方法：在编译时，加上-lpthread参数。

    执行结果：


    乍一看，结果是对的，加500次，减500次，最后结果为0。但是仔细看所有的输出，你会发现有异样的东西。


        导致这个不和谐出现的原因是，两个线程可以对同一变量进行修改。假如线程1执行tmp=50+1后，被系统中断，此时线程2对num=50执行了减一操作，当线程1恢复，在执行num=tmp=51。而正确结果应为50。所以当多个线程对共享区域进行修改时，应该采用同步的方式。

    五、线程同步

    线程同步的三种方式：

    1、互斥量

       互斥量用pthread_mutex_t数据类型来表示。
        两种方式初始化，第一种：赋值为常量PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER；第二种，当互斥量为动态分配是，使用pthread_mutex_init函数进行初始化，使用pthread_mutex_destroy函数销毁。
      
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include<pthread.h>  
    2. int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *__mutex,  
    3.                    __const pthread_mutexattr_t *__mutexattr);  
    4. int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *__mutex);  
    返回值：成功-0，失败-错误编号
     加解锁
    加锁调用pthread_mutex_lock,解锁调用pthread_mutex_unlock。
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include<pthread.h>  
    2. int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *__mutex)；  
    3. int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *__mutex)；  

    使用互斥量修改上一个程序（修改部分用红色标出）：
    pthread_mutex_t mylock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    void *add(void *arg) {
        int i = 0,tmp;
        for (; i <500; i++)
        {
            pthread_mutex_lock(&mylock);
            tmp=num+1;
            num=tmp;
            printf("+1,result is:%d\n",num);
            pthread_mutex_unlock(&mylock);
        }
        return ((void *)0);
    }
    void *sub(void *arg)
    {
        int i=0,tmp;
        for(;i<500;i++)
        {
            pthread_mutex_lock(&mylock);
            tmp=num-1;
            num=tmp;
            printf("-1,result is:%d\n",num);
            pthread_mutex_unlock(&mylock);
        }
        return ((void *)0);
    }

    2、读写锁

       允许多个线程同时读，只能有一个线程同时写。适用于读的次数远大于写的情况。
      读写锁初始化：
      
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include<pthread.h>  
    2. int pthread_rwlock_init (pthread_rwlock_t *__restrict __rwlock,  
    3.                 __const pthread_rwlockattr_t *__restrict  
    4.                 __attr);  
    5. int pthread_rwlock_destroy (pthread_rwlock_t *__rwlock);  
    返回值：成功--0，失败-错误编号

     加锁，这里分为读加锁和写加锁。

    读加锁：
      
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. int pthread_rwlock_rdlock (pthread_rwlock_t *__rwlock)  

    写加锁：
     
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. int pthread_rwlock_wrlock (pthread_rwlock_t *__rwlock)  

    解锁用同一个函数：
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. int pthread_rwlock_unlock (pthread_rwlock_t *__rwlock)  

    3、条件变量

    条件变量用pthread_cond_t数据类型表示。
    条件变量本身由互斥量保护，所以在改变条件状态前必须锁住互斥量。

    条件变量初始化：

    第一种，赋值常量PTHREAD_COND_INITIALIZER；第二种，使用pthread_cond_init函数
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. int pthread_cond_init (pthread_cond_t *__restrict __cond,  
    2.                   __const pthread_condattr_t *__restrict  
    3.                   __cond_attr);  
    4. int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t *__cond);  

    条件等待

    使用pthread_cond_wait等待条件为真。
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. pthread_cond_wait (pthread_cond_t *__restrict __cond,  
    2.               pthread_mutex_t *__restrict __mutex)  
    这里需要注意的是，调用pthread_cond_wait传递的互斥量已锁定，pthread_cond_wait将调用线程放入等待条件的线程列表，然后释放互斥量，在pthread_cond_wait返回时，再次锁定互斥量。

    唤醒线程

    pthread_cond_signal唤醒等待该条件的某个线程，pthread_cond_broadcast唤醒等待该条件的所有线程。
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *__cond);  
    2.   
    3. int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t *__cond)  

    来一个例子，主线程启动4个线程，每个线程有一个参数i（i=生成顺序），无论线程的启动顺序如何，执行顺序只能为，线程0、线程1、线程2、线程3。
    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include <stdio.h>  
    2. #include <stdlib.h>  
    3. #include <pthread.h>  
    4. #include <unistd.h>  
    5. #include <string.h>  
    6. #define DEBUG 1  
    7.   
    8. int num=0;  
    9. pthread_mutex_t mylock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;  
    10. pthread_cond_t qready=PTHREAD_COND_INITIALIZER;  
    11. void * thread_func(void *arg)  
    12. {  
    13.     int i=(int)arg;   
    14.     int ret;  
    15.     sleep(5-i);//线程睡眠,然最先生成的线程，最后苏醒  
    16.     pthread_mutex_lock(&mylock);//调用pthread_cond_wait前，必须获得互斥锁  
    17.     while(i!=num)  
    18.     {  
    19. #ifdef DEBUG  
    20.         printf("thread %d waiting\n",i);  
    21. #endif  
    22.         ret=pthread_cond_wait(&qready,&mylock);//该函数把线程放入等待条件的线程列表，然后对互斥锁进行解锁，这两部都是原子操作。并且在pthread_cond_wait返回时，互斥量再次锁住。  
    23.         if(ret==0)  
    24.         {  
    25. #ifdef DEBUG  
    26.             printf("thread %d wait success\n",i);  
    27. #endif  
    28.         }else  
    29.         {  
    30. #ifdef DEBUG  
    31.             printf("thread %d wait failed:%s\n",i,strerror(ret));  
    32. #endif  
    33.         }  
    34.     }  
    35.     printf("thread %d is running \n",i);  
    36.     num++;  
    37.     pthread_mutex_unlock(&mylock);//解锁  
    38.     pthread_cond_broadcast(&qready);//唤醒等待该条件的所有线程  
    39.     return (void *)0;  
    40. }  
    41. int main(int argc, char** argv) {  
    42.       
    43.     int i=0,err;  
    44.     pthread_t tid[4];  
    45.     void *tret;  
    46.     for(;i<4;i++)  
    47.     {  
    48.         err=pthread_create(&tid[i],NULL,thread_func,(void *)i);  
    49.         if(err!=0)  
    50.         {  
    51.             printf("thread_create error:%s\n",strerror(err));  
    52.             exit(-1);  
    53.         }  
    54.     }  
    55.     for (i = 0; i < 4; i++)  
    56.     {  
    57.         err = pthread_join(tid[i], &tret);  
    58.         if (err != 0)  
    59.         {  
    60.             printf("can not join with thread %d:%s\n", i,strerror(err));  
    61.             exit(-1);  
    62.         }  
    63.     }  
    64.     return 0;  
    65. }  

    在非DEBUG模式，执行结果如图所示：

    在DEBUG模式，执行结果如图所示:

    在DEBUG模式可以看出，线程3先被唤醒，然后执行pthread_cond_wait（输出thread 3 waiting)，此时在pthread_cond_wait中先解锁互斥量，然后进入等待状态。这是thread 2加锁互斥量成功，进入pthread_cond_wait(输出thread 2 waiting） ,同样解锁互斥量，然后进入等待状态。直到线程0，全局变量与线程参数i一致，满足条件，不进入条件等待，输出thread 0 is running。全局变量num执行加1操作，解锁互斥量，然后唤醒所有等待该条件的线程。thread 3 被唤醒，输出thread 3 wait success。但是不满足条件，再次执行pthread_cond_wait。如此执行下去，满足条件的线程执行，不满足条件的线程等待。
  • 相关阅读:
    SQL的update from 理解
    JS自动合并表格
    完全备份ORACLE数据库 并在另一台电脑上恢复
    cmd 连接到指定路径
    oracle 11g 64位安装sqldeveloper打开不了
    oracle 11g卸载方法
    sql的游标使用（转）
    JQEUERY案例
    sessionStorage实现note的功能
    Web Worker模拟抢票
  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/hehehaha/p/6332871.html
Copyright © 2020-2023  润新知