《§5.第五次课linux多线程编程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《§5.第五次课linux多线程编程（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、linux多线程编程,Linux下线程概述 linux线程实现,1、Linux下线程概述,进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。每个进程有自己的数据段、代码段和堆栈段。 线程通常叫做轻型的进程。线程是在共享内存空间中并发执行的多道执行路径，他们共享一个进程的资源。 因为线程和进程比起来很小，所以相对来说，线程花费更少的CPU资源。,图1 进程与线程的关系,线程按照其调度者可分为用户级线程和内核级线程两种。 （1）用户级线程 主要解决的是上下文切换的问题，其调度算法和调度过程全部有用户决定。 （2）内核级线程 有内核调度机制实现。 现在大多数操作系统都采用用户级线程和内核级线程并存的方法。用
2、户级线程可与内核级线程实现“一对一”，“一对多”的对应关系。,2、linux线程实现,以下线程均为用户级线程。在linux中，一般采用Pthread线程库实现线程的访问与控制，由POSIX提出，具有良好的可移植性。,2.1 线程创建与退出,创建线程使用pthread_create函数。在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数。线程退出时使用函数pthread_exit,是线程的主动行为。注意进程退出时使用exit函数，线程中用pthread_exit替代exit。 由于一个进程中的多个线程共享数据段，因此通常在线程退出后，退出线程所占用的资源并不会随线程结束而释放。所有需要pthread_jo
3、in函数来等待线程结束，类似于wait系统调用。,创建进程： #include pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg) thread：线程标识符 attr：线程属性设置 start_routine：线程函数起始地址 arg：传递给start_routine的参数,进程退出： #include pthread_exit( void *retval ) retval： pthread_exit调用者线程的返回值，可由其他函数和pthread_
4、join来检测获取。,等待进程退出： #include pthread_join( pthread_t *th，void *thread_return ) th：等待线程的标识符 thread_return：用户定义指针，用来存储被等待线程的返回值 线程实例见：thread.c,2.2 修改线程属性,在thread_creat函数中有设置线程属性参数，这些属性包括绑定属性、分离属性、堆栈地址、堆栈大小、优先级。系统默认属性为非绑定、非分离、缺省1M的堆栈、与父进程同样级别的优先级。 分别介绍绑定属性和分离属性。,1、绑定属性 在linux系统中，可实现一个用户级线程与一个内核级线程相对应的“一
5、对一”线程机制。绑定属性是指一个用户级线程固定的分配给一个内核级线程。非绑定属性则是指用户级线程与内核级线程的关系不是始终固定的，而是由系统来控制分配。,2、分离属性 分离属性是用来决定一个线程以什么样的方式来终止自己。在非分离情况下，当一个线程结束时，它所占用的系统资源并没有完全释放，也没有真正终止。只有当pthread_join()函数返回时，该线程才释放自己占用的资源。而在分离情况下，一个线程结束时会立即释放它所占用的资源。,3、属性设置 属性设置是由一定函数来完成的，通常调用pthread_attr_init函数进行初始化。设置绑定属性的函数为pthread_attr_setscope
6、,设置分离属性的函数是pthread_attr_setdetachstate,设置线程优先级的相关函数pthread_attr_getschdparm（获取线程优先级）和pthread_attr_setschedparam （设置线程优先级）。在设置完成属性后，调用pthread_creat函数创建线程。,线程属性初始化： #include int pthread_attr_init (pthread_attr_t *attr) attr：线程属性 返回值：成功0，错误-1。,设置绑定属性： #include pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr
7、, init scope) attr：线程属性 scope：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM(绑定) PTHREAD_SCOPE_PRCESS(非绑定) 返回值：成功0，错误-1。,设置分离属性: #include pthread_attr_setsetdetachstate(pthread_attr_t *attr, init detachstate) attr：线程属性 detachstate ：PTHREAD_CREAT_DETACHED(分离) PTHREAD_CREAT_JOINABLE(非分离) 返回值：成功0，错误-1。,获取线程优先级： #include int pth
8、read_attr_getschedparam (pthread_attr_attr *attr, struct sched_param *param) attr：线程属性 param：线程优先级 返回值：成功0，错误-1。,设置线程优先级： #include int pthread_attr_setschedparam (pthread_attr_attr *attr, struct sched_param *param) attr：线程属性 param：线程优先级 返回值：成功0，错误-1。 线程实例见：pthread.c,2.3 mutex互斥锁线程控制,mutex是一种简单的加锁的方法
9、来控制对共享资源的访问。在同一时刻只能有一个线程掌握某个互斥上的锁,拥有上锁状态的线程能够对共享资源进行访问。若其他线程希望上锁一个已经被上了互斥锁的资源，则该线程挂起，直到上锁的线程释放互斥锁为止。,互斥锁的操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 互斥锁解锁：pthread_mutex_unlock 消除互斥锁：pthread_mutex_destroy,互斥锁可分为以下三种： 快速互斥锁： 递归互斥锁： 检错互斥锁： 这三种锁的主要区别在于其
10、他未占有互斥锁的线程在希望得到互斥锁时是否需要阻塞等待。 快速互斥锁是指调用线程会阻塞直到拥有互斥锁的线程释放为止。 递归互斥锁能够成功返回并且增加调用线程在互斥上加锁的次数。 检错互斥锁则为快速互斥锁的阻塞版本，他会立即返回并得到一个错误。,互斥锁初始化： #include int pthread_mutex_init( pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_attr_t *mutexattr) Mutex：互斥锁 Mutexattr：PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER: 创建快速互斥锁 PTHREAD_RECURSIVE_M
11、UTEX_INITIALIZER_NP: 创建递归互斥锁 PTHREAD_REEORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP: 创建检错互斥锁,互斥锁操作： #include int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex) int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex) int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex) Mutex：互斥锁
12、返回值：成功0，错误-1。 互斥锁实例见：mutex.c,2.4 信号量线程控制,信号量也就是操作系统中所用到的PV操作，它广泛用于进程或线程间的互斥与同步。 PV操作是对整数计数器信号量sem的操作。一次P操作使sem减一，一次V操作使sem加一。 用于互斥时，几个进程（或线程）往往只设置一个信号量sem。 用于同步时，往往设置多个信号量，并安排不同的值了来实现它们之间的顺序执行。,Linux实现了POSIX.1的无名信号量，用于线程的同步与互斥。信号量操作函数： sem_init:用于创建一个信号量，并初始化它。 sem_wait或sem_trywait: 相当于P操作，它们都能使信号量减一，两者区别在于当信号量小于零时，sem_wait会阻塞，而sem_trywait则会立即返回。 sem_post:相当于V操作，它将信号量的值加一同时发出信号唤醒等待的进程。 sem_getvalue:得到信号量的值。 sem_destroy:删除信号量。 信号量实例见：sem_mutex.c sem_syn.c,
