Linux 系统编程学习：9-线程：线程的创建、回收与取消

Linux 系统编程学习：9-线程：线程的创建、回收与取消
概念

基础概念：
- 线程是cpu或操作系统调度的基本单位。线程大部分的资源是共享的，仅仅申请了自己的栈、空间。
- 线程是进程内部的一个执行分支，线程量级很小。
- 在程序中创建线程，可以提高效率，进程内线程越多，争夺到CPU的概率就越大，执行代码的概率就越大（有一个度）。
- 线程可以解决很多问题，而不会像进程一样有那么多的开销。
- 在线程中需要注意同步的问题。一个线程的bug很可能会引起该进程的崩溃。
线程与进程的内存分布不同：
- 每个进程在创建的时候都申请了新的内存空间以存储代码段数据段BSS段堆栈空间，并且这些的空间的初始化值是父进程空间的,父子进程在创建后不能互访资源。
- 而每个新创建的线程则仅仅申请了自己的栈、空间；与同进程的其他线程共享该进程的其他数据空间包括代码段数据段BSS段堆以及打开的库、mmap映射的文件与共享的空间，使得同进程下的线程共享数据十分的方便，只需借助这些共享区域即可，但也有问题即是同步问题。
线程开发基本步骤

在接下来的开发中，我们会介绍有关的函数；

所有线程是在<pthread.h>中，且编译时需要链接pthread库；下面不再说明。
同时，如果没有特殊说明，所有的函数在失败时都返回错误号（error number）。

线程的创建、回收与取消

创建线程
c
```
intpthread_create(pthread_t *thread, constpthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *), void *arg);
```
描述：创建一个线程，线程创建成功以后，开始执行指定的函数。

默认情况下，一个线程所使用的内存资源在应用pthread_join调用之前不会被重新分配，所以对于每个线程必须调用一次pthread_join函数（分离线程除外）。

参数解析：

thread：存放线程ID号的对象

attr：创建线程时设置的有关属性，可为空（这里先略过，我们会在后面专门讲到）

start_routine：线程执行的函数入口

arg：执行函数时附带的参数，可为空

返回值：成功返回0，从thread可以获取到线程ID；失败返回错误号。

回收线程
c
```
intpthread_join(pthread_t thread, void **retval);
```
描述：阻塞等待一个线程，并回收其资源。

默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需对其进行pthread_join操作。

如果不关心线程的返回值，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源（后面我们会讲到）

参数解析：

thread：指定等待的线程号

retval：非空时，获取由pthread_exit(void *retval);函数传过来的结果。

返回值：成功返回0，失败返回error number。

提出一个终止线程的请求
c
```
intpthread_cancel(pthread_t thread);
```
描述：一般情况下，线程在其主体函数退出的时候会自动终止，但同时也可以因为接收到另一个线程发来的终止（取消）请求而强制终止。

同一进程的线程间，pthread_cancel向另一线程发终止信号。如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定：忽略、立即终止、继续运行至Cancelation-point（取消点），由不同的Cancelation状态（pthread_setcancelstate函数设置状态）决定。

被取消线程可以调用pthread_testcancel，让内核去检测是否需要取消当前线程。被取消的线程退出时总是返回-1（常数值PTHREAD_CANCELED）。

如果在取消功能处处于禁用状态下调用pthread_testcancel()，则该函数不起作用。请务必仅在线程取消线程操作安全的序列中插入pthread_testcancel()。除通过pthread_testcancel()调用以编程方式建立的取消点意外，pthread标准还指定了几个取消点。测试退出点,就是测试cancel信号

返回值：发送成功返回0（不意味着thread会终止）；失败返回错误号。

一个取消线程的例程
c
```
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>

void *thread_fun(void *arg){
    int i=1;
    printf("thread start 
");
    while(1)
    {
        // pthread_testcancel(); 如果没有这句话，那么线程不会结束。
        i++;
    }
    return (void *)0;
}

intmain(int argc, char* argv){
    void *ret = NULL;
    int iret = 0;
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);
    sleep(1);
    pthread_cancel(tid);//取消线程
    pthread_join(tid, &ret);
    printf("thread 3 exit code %d
", (int)ret);
    return 0;
}
```
线程取消

线程在收到取消请求(pthread_cancel)后会继续运行，直到到达某个取消点(CancellationPoint)。

取消点：线程检查是否被取消并按照请求进行动作的一个位置。

pthreads标准指定了几个取消点，其中包括：
(1)通过pthread_testcancel调用以编程方式建立线程取消点。
(2)线程等待pthread_cond_wait或pthread_cond_timewait()中的特定条件。（错误的程序设计可能会在取消时导致死锁）
(3)被sigwait()阻塞的函数
(4)一些标准的库调用。通常，这些调用包括线程可基于阻塞的函数。

设置一个线程能否被取消
c
```
intpthread_setcancelstate(int state, int *oldstate)
```
描述：设置一个线程能否被取消

参数解析：

state：状态
- PTHREAD_CANCEL_ENABLE（缺省动作，收到信号后设为CANCLED状态）
- PTHREAD_CANCEL_DISABLE（忽略CANCEL信号继续运行）
old_state: 旧状态容器，如果不为 NULL则存入原来的Cancel状态。

设置本线程取消动作的执行时机
c
```
intpthread_setcanceltype(int type, int *oldtype)
```
描述：设置本线程取消动作的执行时机（仅当Cancel状态为Enable时有效）

参数解析：

type ：取消类型
- PTHREAD_CANCEL_DEFFERED （默认，收到信号后继续运行至下一个取消点再退出）
- PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS，（立即执行取消动作——退出）
oldtype ：旧状态容器，如果不为NULL则存入运来的取消动作类型值。

手动创建取消点
c
```
voidpthread_testcancel(void)
```
描述：手动创建一个取消点，但线程设置了PTHREAD_CANCEL_ENABLE与PTHREAD_CANCEL_DEFFERED属性，且已经有线程发送了取消本线程的请求时，退出；否则直接返回。

注意：由于此函数在线程内执行，执行的位置就是线程退出的位置，所以在执行此函数以前，线程内部的相关资源申请一定要释放掉，很容易造成内存泄露

总结：
1）线程可以调用pthread_setcancelstate()设置被取消的，或者不能被取消的
2）线程的取消的本质是处理取消信号
3）取消线程可以马上进行的，也可以在取消点才取消（pthread_setcanceltype()）

若是在整个程序退出时，要终止各个线程，应该在成功发送 CANCEL 指令后，使用 pthread_join 函数，等待指定的线程已经完全退出以后，再继续执行；否则，很容易产生 “段错误”。

线程遗嘱

遗嘱机制一般用于释放一些资源，比如释放锁，以免其它的线程永远也不能获得锁，而造成死锁。
c
```
voidpthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);
voidpthread_cleanup_pop(int execute);
```
登记执行压栈清理函数
c
```
voidpthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);
```
描述：登记执行压栈清理函数的操作。

参数解析：

routine：清理函数

arg：清理函数的有关参数

当以下描述的情况发生时自动调用的函数：
- 线程调用pthread_exit()函数，而不是直接return.
- 响应取消请求时，也就是有其它的线程对该线程调用pthread_cancel()函数而到达取消条件时。
- 本线程调用pthread_cleanup_pop()函数，并且其参数非0。
从栈中删除清理函数的操作
c
```
voidpthread_cleanup_pop(int execute);
```
描述：从栈中删除清理函数的操作。

参数解析：

execute：标志位，当其非0时，执行pthread_cleanup_push中登记好的函数；否则，将其出栈，不执行。

例程

2条线程使用互斥锁（后面会讲到）抢占一个资源，当占有锁的其中一个线程被意外中断时之前写好了释放锁的遗嘱，另外一条能够正常拿到锁。
c
```
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
pthread_mutex_t mutex_x=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

voidclean_handler(void *arg){
    pthread_mutex_unlock((pthread_mutex_t *)arg); // 防止死锁，所以在这里添加解锁操作
    printf("unlocked from clean_handler push by thread_fun1
");
}

void *thread_fun1(void *arg){
    int i=1;
    printf("thread1 start 
");
    pthread_cleanup_push(clean_handler, &mutex_x);//提前登记线程被取消后需要处理的事情
    pthread_mutex_lock(&mutex_x);
    printf("thread_fun1 locked.
");
    while(1)
    {
        pthread_testcancel(); //如果没有这句话，那么线程不会结束。
        i++;
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex_x);
    printf("thread_fun1 unlocked
");
    pthread_cleanup_pop(0);
    return (void *)0;
}


void *thread_fun2(void *arg){
    int i=1;
    printf("thread2 start 
");
    for (i = 0; i < 6; ++i)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex_x);
        printf("thread_fun2 locked.
");
        sleep(1);
        pthread_mutex_unlock(&mutex_x);
        printf("thread_fun2 unlocked
");
    }
    printf("thread2 end 
");
    return (void *)0;
}

intmain(int argc, char* argv){
    void *ret = NULL;
    int iret = 0;
    pthread_t tid1;
    pthread_t tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun2, NULL);
    sleep(2);
    pthread_cancel(tid1);//取消线程
    pthread_join(tid1, &ret);

    iret =(int)( (int*)ret);
    printf("thread 3 exit code %d
", iret);
    while(1);
    return 0;
}
```
概念

基础概念：
- 线程是cpu或操作系统调度的基本单位。线程大部分的资源是共享的，仅仅申请了自己的栈、空间。
- 线程是进程内部的一个执行分支，线程量级很小。
- 在程序中创建线程，可以提高效率，进程内线程越多，争夺到CPU的概率就越大，执行代码的概率就越大（有一个度）。
- 线程可以解决很多问题，而不会像进程一样有那么多的开销。
- 在线程中需要注意同步的问题。一个线程的bug很可能会引起该进程的崩溃。
线程与进程的内存分布不同：
- 每个进程在创建的时候都申请了新的内存空间以存储代码段数据段BSS段堆栈空间，并且这些的空间的初始化值是父进程空间的,父子进程在创建后不能互访资源。
- 而每个新创建的线程则仅仅申请了自己的栈、空间；与同进程的其他线程共享该进程的其他数据空间包括代码段数据段BSS段堆以及打开的库、mmap映射的文件与共享的空间，使得同进程下的线程共享数据十分的方便，只需借助这些共享区域即可，但也有问题即是同步问题。
线程开发基本步骤

在接下来的开发中，我们会介绍有关的函数；

所有线程是在<pthread.h>中，且编译时需要链接pthread库；下面不再说明。
同时，如果没有特殊说明，所有的函数在失败时都返回错误号（error number）。

线程的创建、回收与取消

创建线程
c
```
intpthread_create(pthread_t *thread, constpthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *), void *arg);
```
描述：创建一个线程，线程创建成功以后，开始执行指定的函数。

默认情况下，一个线程所使用的内存资源在应用pthread_join调用之前不会被重新分配，所以对于每个线程必须调用一次pthread_join函数（分离线程除外）。

参数解析：

thread：存放线程ID号的对象

attr：创建线程时设置的有关属性，可为空（这里先略过，我们会在后面专门讲到）

start_routine：线程执行的函数入口

arg：执行函数时附带的参数，可为空

返回值：成功返回0，从thread可以获取到线程ID；失败返回错误号。

回收线程
c
```
intpthread_join(pthread_t thread, void **retval);
```
描述：阻塞等待一个线程，并回收其资源。

默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需对其进行pthread_join操作。

如果不关心线程的返回值，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源（后面我们会讲到）

参数解析：

thread：指定等待的线程号

retval：非空时，获取由pthread_exit(void *retval);函数传过来的结果。

返回值：成功返回0，失败返回error number。

提出一个终止线程的请求
c
```
intpthread_cancel(pthread_t thread);
```
描述：一般情况下，线程在其主体函数退出的时候会自动终止，但同时也可以因为接收到另一个线程发来的终止（取消）请求而强制终止。

同一进程的线程间，pthread_cancel向另一线程发终止信号。如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定：忽略、立即终止、继续运行至Cancelation-point（取消点），由不同的Cancelation状态（pthread_setcancelstate函数设置状态）决定。

被取消线程可以调用pthread_testcancel，让内核去检测是否需要取消当前线程。被取消的线程退出时总是返回-1（常数值PTHREAD_CANCELED）。

如果在取消功能处处于禁用状态下调用pthread_testcancel()，则该函数不起作用。请务必仅在线程取消线程操作安全的序列中插入pthread_testcancel()。除通过pthread_testcancel()调用以编程方式建立的取消点意外，pthread标准还指定了几个取消点。测试退出点,就是测试cancel信号

返回值：发送成功返回0（不意味着thread会终止）；失败返回错误号。

一个取消线程的例程
c
```
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>

void *thread_fun(void *arg){
    int i=1;
    printf("thread start 
");
    while(1)
    {
        // pthread_testcancel(); 如果没有这句话，那么线程不会结束。
        i++;
    }
    return (void *)0;
}

intmain(int argc, char* argv){
    void *ret = NULL;
    int iret = 0;
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);
    sleep(1);
    pthread_cancel(tid);//取消线程
    pthread_join(tid, &ret);
    printf("thread 3 exit code %d
", (int)ret);
    return 0;
}
```
线程取消

线程在收到取消请求(pthread_cancel)后会继续运行，直到到达某个取消点(CancellationPoint)。

取消点：线程检查是否被取消并按照请求进行动作的一个位置。

pthreads标准指定了几个取消点，其中包括：
(1)通过pthread_testcancel调用以编程方式建立线程取消点。
(2)线程等待pthread_cond_wait或pthread_cond_timewait()中的特定条件。（错误的程序设计可能会在取消时导致死锁）
(3)被sigwait()阻塞的函数
(4)一些标准的库调用。通常，这些调用包括线程可基于阻塞的函数。

设置一个线程能否被取消
c
```
intpthread_setcancelstate(int state, int *oldstate)
```
描述：设置一个线程能否被取消

参数解析：

state：状态
- PTHREAD_CANCEL_ENABLE（缺省动作，收到信号后设为CANCLED状态）
- PTHREAD_CANCEL_DISABLE（忽略CANCEL信号继续运行）
old_state: 旧状态容器，如果不为 NULL则存入原来的Cancel状态。

设置本线程取消动作的执行时机
c
```
intpthread_setcanceltype(int type, int *oldtype)
```
描述：设置本线程取消动作的执行时机（仅当Cancel状态为Enable时有效）

参数解析：

type ：取消类型
- PTHREAD_CANCEL_DEFFERED （默认，收到信号后继续运行至下一个取消点再退出）
- PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS，（立即执行取消动作——退出）
oldtype ：旧状态容器，如果不为NULL则存入运来的取消动作类型值。

手动创建取消点
c
```
voidpthread_testcancel(void)
```
描述：手动创建一个取消点，但线程设置了PTHREAD_CANCEL_ENABLE与PTHREAD_CANCEL_DEFFERED属性，且已经有线程发送了取消本线程的请求时，退出；否则直接返回。

注意：由于此函数在线程内执行，执行的位置就是线程退出的位置，所以在执行此函数以前，线程内部的相关资源申请一定要释放掉，很容易造成内存泄露

总结：
1）线程可以调用pthread_setcancelstate()设置被取消的，或者不能被取消的
2）线程的取消的本质是处理取消信号
3）取消线程可以马上进行的，也可以在取消点才取消（pthread_setcanceltype()）

若是在整个程序退出时，要终止各个线程，应该在成功发送 CANCEL 指令后，使用 pthread_join 函数，等待指定的线程已经完全退出以后，再继续执行；否则，很容易产生 “段错误”。

线程遗嘱

遗嘱机制一般用于释放一些资源，比如释放锁，以免其它的线程永远也不能获得锁，而造成死锁。
c
```
voidpthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);
voidpthread_cleanup_pop(int execute);
```
登记执行压栈清理函数
c
```
voidpthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);
```
描述：登记执行压栈清理函数的操作。

参数解析：

routine：清理函数

arg：清理函数的有关参数

当以下描述的情况发生时自动调用的函数：
- 线程调用pthread_exit()函数，而不是直接return.
- 响应取消请求时，也就是有其它的线程对该线程调用pthread_cancel()函数而到达取消条件时。
- 本线程调用pthread_cleanup_pop()函数，并且其参数非0。
从栈中删除清理函数的操作
c
```
voidpthread_cleanup_pop(int execute);
```
描述：从栈中删除清理函数的操作。

参数解析：

execute：标志位，当其非0时，执行pthread_cleanup_push中登记好的函数；否则，将其出栈，不执行。

例程

2条线程使用互斥锁（后面会讲到）抢占一个资源，当占有锁的其中一个线程被意外中断时之前写好了释放锁的遗嘱，另外一条能够正常拿到锁。
c
```
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
pthread_mutex_t mutex_x=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

voidclean_handler(void *arg){
    pthread_mutex_unlock((pthread_mutex_t *)arg); // 防止死锁，所以在这里添加解锁操作
    printf("unlocked from clean_handler push by thread_fun1
");
}

void *thread_fun1(void *arg){
    int i=1;
    printf("thread1 start 
");
    pthread_cleanup_push(clean_handler, &mutex_x);//提前登记线程被取消后需要处理的事情
    pthread_mutex_lock(&mutex_x);
    printf("thread_fun1 locked.
");
    while(1)
    {
        pthread_testcancel(); //如果没有这句话，那么线程不会结束。
        i++;
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex_x);
    printf("thread_fun1 unlocked
");
    pthread_cleanup_pop(0);
    return (void *)0;
}


void *thread_fun2(void *arg){
    int i=1;
    printf("thread2 start 
");
    for (i = 0; i < 6; ++i)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex_x);
        printf("thread_fun2 locked.
");
        sleep(1);
        pthread_mutex_unlock(&mutex_x);
        printf("thread_fun2 unlocked
");
    }
    printf("thread2 end 
");
    return (void *)0;
}

intmain(int argc, char* argv){
    void *ret = NULL;
    int iret = 0;
    pthread_t tid1;
    pthread_t tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun2, NULL);
    sleep(2);
    pthread_cancel(tid1);//取消线程
    pthread_join(tid1, &ret);

    iret =(int)( (int*)ret);
    printf("thread 3 exit code %d
", iret);
    while(1);
    return 0;
}
```
相关阅读:
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (八)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (七)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (六)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (五)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (四)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (三)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (二)
轻松自动化---selenium-webdriver(python) (一)
容器在 Weave 中如何通信和隔离？- 每天5分钟玩转 Docker 容器技术（65）
Weave 网络结构分析
原文地址：https://www.cnblogs.com/wt88/p/15100307.html

Linux 系统编程 学习：9-线程：线程的创建、回收与取消

概念

线程开发基本步骤

线程的创建、回收与取消

创建线程

回收线程

提出一个终止线程的请求

一个取消线程的例程

线程取消

设置一个线程能否被取消

设置本线程取消动作的执行时机

手动创建取消点

线程遗嘱

登记执行压栈清理函数

从栈中删除清理函数的操作

例程

概念

线程开发基本步骤

线程的创建、回收与取消

创建线程

回收线程

提出一个终止线程的请求

一个取消线程的例程

线程取消

设置一个线程能否被取消

设置本线程取消动作的执行时机

手动创建取消点

线程遗嘱

登记执行压栈清理函数

从栈中删除清理函数的操作

例程

Linux 系统编程学习：9-线程：线程的创建、回收与取消