• 线程初讲


    一、线程的概念

    LWP:light weight process 轻量级的进程

             进程:独立地址空间,拥有PCB

             线程:也有PCB,但没有独立的地址空间(共享)

             区别:在于是否共享地址空间。         独居(进程);合租(线程)。

             Linux下:        线程:最小的执行单位

                                        进程:最小分配资源单位,可看成是只有一个线程的进程。

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    exit()      将进程退出

    pthread_exit()  将线程退出

    return       返回到调用者那里

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    二、线程的控制原语

    pthread_self()      获取线程ID。其作用对应进程中 getpid() 函数

    pthread_create()      创建一个新线程。其作用对应进程中的 fork() 函数

    pthread_exit()      退出线程。起作用对应进程中的 exit() 函数

    pthread_join()      阻塞等待线程退出,获取线程退出状态 其作用对应进程中的 waitpid() 函数

    pthread_detach()      实现线程分离 作用:自动清理pcb,不需要在调用pthread_join清理

                线程分离状态:指定该状态,线程主动与主控线程断开关系。线程结束后,其退出状态不由其他线程获取,而是直接自己自动释放。网络、多线程服务器常常使用。

    phtread_cancel()     杀死(取消)线程,其作用对应进程中kill()函数 。当把一个线程kill后,他的退出值是-1

                注意:线程的取消并不是实时的,而是有一定的延时。需要等待线程到达某个取消点(检查点)

    pthread_testcancel()     自己添加取消点

                取消点:是线程检查是否被取消,并按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用create,open,pause,close,read,write... 

    pthread_equal()       比较连个线程ID是否相等

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    三、线程的属性

    typedef struct
    {
    int                     etachstate;       //线程的分离状态
    int                     schedpolicy;      //线程调度策略
    struct sched_param    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;    //线程的栈设置
    void*                 stackaddr;         //线程栈的位置
    size_t                 stacksize;         //线程栈的大小
    } pthread_attr_t; 

    主要结构体成员:

             1. 线程分离状态

             2. 线程栈大小(默认平均分配)//在linux下执行命令 $ ulimit -a 可以查看

             3. 线程栈警戒缓冲区大小(位于栈末尾)线程栈警戒缓冲区的作用:防止线程溢出

    属性值不能直接设置,须使用相关函数进行操作,初始化的函数为pthread_attr_init,这个函数必须在pthread_create函数之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

    1、线程属性初始化

    注意:应先初始化线程属性,再pthread_create创建线程

    初始化线程属性

    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

    销毁线程属性所占用的资源

    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

    2、线程的分离状态

    线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

    非分离状态:线程的默认属性是非分离状态,这种情况下,原有的线程等待创建的线程结束。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。

    分离状态:分离线程没有被其他的线程所等待,自己运行结束了,线程也就终止了,马上释放系统资源。应该根据自己的需要,选择适当的分离状态。

    线程分离状态的函数:

    设置线程属性,分离or非分离

    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

    获取程属性,分离or非分离

     int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

       //参数: attr:已初始化的线程属性

           detachstate: PTHREAD_CREATE_DETACHED(分离线程)

                   PTHREAD _CREATE_JOINABLE(非分离线程)

    这里要注意的一点是,如果设置一个线程为分离线程,而这个线程运行又非常快,它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了,它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用,这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施,最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait函数(在子线程的主控函数中调用),让这个线程等待一会儿,留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间,是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数,它们是使整个进程睡眠,并不能解决线程同步的问题。

    3、线程的栈地址

    POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。

    当进程栈地址空间不够用时,指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstack和pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

    int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号
    
    int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号
    
    参数: attr:指向一个线程属性的指针
    
        stackaddr:返回获取的栈地址
    
        stacksize:返回获取的栈大小

    4、线程的栈大小

    当系统中有很多线程时,可能需要减小每个线程栈的默认大小,防止进程的地址空间不够用,当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时,可能需要增大线程栈的默认大小。

    函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize提供设置。

    int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号
    
    int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号
    
    参数:     attr:指向一个线程属性的指针
    
          stacksize:返回线程的堆栈大小

    四、NPTL

    1.察看当前pthread库版本getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION

    2.NPTL实现机制(POSIX),Native POSIX Thread Library

    3.使用线程库时gcc指定 –lpthread

    五、线程使用注意事项

    1. 主线程退出其他线程不退出,主线程应调用pthread_exit

    2. 避免僵尸线程

    pthread_join
    
    pthread_detach
    
    pthread_create指定分离属性

    被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源,所以不应当返回被回收线程栈中的值;

    3. malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放

    4. 应避免在多线程模型中调用fork,除非马上exec,子进程中只有调用fork的线程存在,其他线程在子进程中均pthread_exit

    5. 信号的复杂语义很难和多线程共存,应避免在多线程引入信号机制

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