线程概念:
进程:有独立的 进程地址空间。有独立的pcb。 分配资源的最小单位。
线程:有独立的pcb。没有独立的进程地址空间。 最小单位的执行。
ps -Lf 进程id ---> 线程号。LWP --》cpu 执行的最小单位。
线程共享:
独享 栈空间(内核栈、用户栈)
共享 ./text./data ./rodataa ./bsss heap ---> 共享【全局变量】(errno)
线程控制原语:
pthread_t pthread_self(void); 获取线程id。 线程id是在进程地址空间内部,用来标识线程身份的id号。
返回值:本线程id
检查出错返回: 线程中。
fprintf(stderr, "xxx error: %s\n", strerror(ret));
int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_rountn)(void *), void *arg); 创建子线程。
参1:传出参数,表新创建的子线程 id
参2:线程属性。传NULL表使用默认属性。
参3:子线程回调函数。创建成功,ptherad_create函数返回时,该函数会被自动调用。
参4:参3的参数。没有的话,传NULL
返回值:成功:0
失败:errno
循环创建N个子线程:
for (i = 0; i < 5; i++)
pthread_create(&tid, NULL, tfn, (void *)i); // 将 int 类型 i, 强转成 void *, 传参。
void pthread_exit(void *retval); 退出当前线程。
retval:退出值。 无退出值时,NULL
exit(); 退出当前进程。
return: 返回到调用者那里去。
pthread_exit(): 退出当前线程。
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); 阻塞 回收线程。
thread: 待回收的线程id
retval:传出参数。 回收的那个线程的退出值。
线程异常借助,值为 -1。
返回值:成功:0
失败:errno
int pthread_detach(pthread_t thread); 设置线程分离
thread: 待分离的线程id
返回值:成功:0
失败:errno
int pthread_cancel(pthread_t thread); 杀死一个线程。 需要到达取消点(保存点)
thread: 待杀死的线程id
返回值:成功:0
失败:errno
如果,子线程没有到达取消点, 那么 pthread_cancel 无效。
我们可以在程序中,手动添加一个取消点。使用 pthread_testcancel();
成功被 pthread_cancel() 杀死的线程,返回 -1.使用pthead_join 回收。
线程控制原语 进程控制原语
pthread_create() fork();
pthread_self() getpid();
pthread_exit() exit(); / return
pthread_join() wait()/waitpid()
pthread_cancel() kill()
pthread_detach()
线程属性:
设置分离属性。
pthread_attr_t attr 创建一个线程属性结构体变量
pthread_attr_init(&attr); 初始化线程属性
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); 设置线程属性为 分离态
pthread_create(&tid, &attr, tfn, NULL); 借助修改后的 设置线程属性 创建为分离态的新线程
pthread_attr_destroy(&attr); 销毁线程属性
线程同步:
协同步调,对公共区域数据按序访问。防止数据混乱,产生与时间有关的错误。
锁的使用:
建议锁!对公共数据进行保护。所有线程【应该】在访问公共数据前先拿锁再访问。但,锁本身不具备强制性。
使用mutex(互斥量、互斥锁)一般步骤:
pthread_mutex_t 类型。
1. pthread_mutex_t lock; 创建锁
2 pthread_mutex_init; 初始化 1
3. pthread_mutex_lock;加锁 1-- --> 0
4. 访问共享数据(stdout)
5. pthrad_mutext_unlock();解锁 0++ --> 1
6. pthead_mutex_destroy;销毁锁
初始化互斥量:
pthread_mutex_t mutex;
1. pthread_mutex_init(&mutex, NULL); 动态初始化。
2. pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 静态初始化。
注意事项:
尽量保证锁的粒度, 越小越好。(访问共享数据前,加锁。访问结束【立即】解锁。)
互斥锁,本质是结构体。 我们可以看成整数。 初值为 1。(pthread_mutex_init() 函数调用成功。)
加锁: --操作, 阻塞线程。
解锁: ++操作, 换醒阻塞在锁上的线程。
try锁:尝试加锁,成功--。失败,返回。同时设置错误号 EBUSY
restrict关键字:
用来限定指针变量。被该关键字限定的指针变量所指向的内存操作,必须由本指针完成。
【死锁】:
是使用锁不恰当导致的现象:
1. 对一个锁反复lock。
2. 两个线程,各自持有一把锁,请求另一把。
读写锁:
锁只有一把。以读方式给数据加锁——读锁。以写方式给数据加锁——写锁。
读共享,写独占。
写锁优先级高。
相较于互斥量而言,当读线程多的时候,提高访问效率
pthread_rwlock_t rwlock;
pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); try
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); try
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
pthread_rwlock_destroy(&rwlock);
条件变量:
本身不是锁! 但是通常结合锁来使用。 mutex
pthread_cond_t cond;
初始化条件变量:
1. pthread_cond_init(&cond, NULL); 动态初始化。
2. pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; 静态初始化。
阻塞等待条件:
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
作用: 1) 阻塞等待条件变量满足
2) 解锁已经加锁成功的信号量 (相当于 pthread_mutex_unlock(&mutex))
3) 当条件满足,函数返回时,重新加锁信号量 (相当于, pthread_mutex_lock(&mutex);)
pthread_cond_signal(): 唤醒阻塞在条件变量上的 (至少)一个线程。
pthread_cond_broadcast(): 唤醒阻塞在条件变量上的 所有线程。
【要求,能够借助条件变量,完成生成者消费者】
信号量:
应用于线程、进程间同步。
相当于 初始化值为 N 的互斥量。 N值,表示可以同时访问共享数据区的线程数。
函数:
sem_t sem; 定义类型。
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
参数:
sem: 信号量
pshared: 0: 用于线程间同步
1: 用于进程间同步
value:N值。(指定同时访问的线程数)
sem_destroy();
sem_wait(); 一次调用,做一次-- 操作, 当信号量的值为 0 时,再次 -- 就会阻塞。 (对比 pthread_mutex_lock)
sem_post(); 一次调用,做一次++ 操作. 当信号量的值为 N 时, 再次 ++ 就会阻塞。(对比 pthread_mutex_unlock)