Linux多線程編程多核編程.ppt

1、Linux多線程編程,IEEE POSIX 標(biāo)準(zhǔn) p1003.1c (Pthreads) 定義了處理線程的一系列C 語言類型的API。 在Linux中，線程一般被認(rèn)為是“輕量級的進(jìn)程”。 Linux 創(chuàng)建進(jìn)程所使用的函數(shù)是fork() 或者vfork()。而對線程的創(chuàng)建和管理Linux 可以使用POSIX的線程庫pthreads提供的APIs。 使用fork()創(chuàng)建進(jìn)程和使用POSIX線程庫差別: 使用fork() 創(chuàng)建進(jìn)程的特點(diǎn)： 代價(jià)昂貴，通常子進(jìn)程需要拷貝父進(jìn)程的整個(gè)上下文，比如數(shù)據(jù)等。 進(jìn)程間的通信方式比較復(fù)雜，比如使用管道、消息、共享內(nèi)存等方法。 操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的切換比線程切換

2、更費(fèi)時(shí)。 使用POSIX pthreads庫創(chuàng)建線程的特點(diǎn)： 線程可使用存在于進(jìn)程中的資源。 線程間的通信方式更容易，比如通過進(jìn)程中的變量，可以讓多個(gè)線程共享數(shù)據(jù)。 操作系統(tǒng)對線程的切換比對進(jìn)程的切換更容易和快速。,Linux多線程編程,線程的創(chuàng)建 pthreads 線程庫中提供的創(chuàng)建線程的函數(shù)是pthread_create() #include int pthread_create(pthread_t * thread, pthread_attr_t * attr, void *(*start_routine)(void *), void * arg); 線程的退出 在線程的處理函數(shù)中，可以

3、顯示的調(diào)用pthread_exit()結(jié)束線程執(zhí)行，也可以不調(diào)用pthread_exit()，而只是讓線程處理程序返回。 void pthread_exit (void* retval); 除了pthread_exit() 函數(shù)，可以讓當(dāng)前調(diào)用pthread_exit() 的線程顯示地退出外，線程也可以使用 pthread_cancel() 函數(shù)終止其他線程的執(zhí)行。 int pthread_cancel(pthread_t thread);,等待線程結(jié)束 pthread_join() 函數(shù)會(huì)掛起創(chuàng)建線程的線程的執(zhí)行，直到等待到想要等待的子線程。 int pthread_join(pthread

4、_t th, void *thread_return); 線程的分離 主線程創(chuàng)建子線程，且子線程本身自己有自我回收內(nèi)存資源的能力。 int pthread_detach(pthread_t th); 獲得當(dāng)前線程標(biāo)志 使用pthread_self() 函數(shù)可以獲得當(dāng)前線程的標(biāo)志，pthread_self() 的返回值就是當(dāng)前線程的標(biāo)志。 pthread_t pthread_self(void);,線程互斥和同步Mutex,原子性。對mutex的加鎖和解鎖操作是原子的，一個(gè)線程進(jìn)行 mutex 操作的過程中，其他線程不能對同一個(gè) mutex 進(jìn)行其他操作。 單一性。擁有mutex的線程除非釋放m

5、utex，否則其他線程不能擁有此mutex。 非忙等待。等待mutex的線程處于等待狀態(tài)，直到要等待的mutex處于未加鎖狀態(tài)，這時(shí)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)喚醒等待此mutex的線程。,在POSIX線程庫當(dāng)中，存在三種類型的mutex 快速（fast）mutex 一個(gè)線程鎖定了mutex，其他線程想要獲得此mutex時(shí)，必須等待mutex處于未鎖定狀態(tài) 遞歸(recursive)mutex 已經(jīng)擁有此mutex的線程可執(zhí)行多次加鎖操作，且不必等待mutex處于未加鎖狀態(tài)，但是對于其他線程，要想獲得此mutex，必須等待此mutex處于未鎖定狀態(tài) 錯(cuò)誤檢測(error checking)mutex 當(dāng)一個(gè)錯(cuò)

6、誤檢測mutex已經(jīng)被一個(gè)線程鎖定時(shí)，其他線程想要鎖定這個(gè)mutex，則鎖定函數(shù)pthread_mutex_lock()函數(shù)將返回edeadlk值,POSIX 線程庫對mutex提供了以下函數(shù)進(jìn)行操作： int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr); int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_m

7、utex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 初始化mutex pthread_mutex_t fastmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t recmutex=PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP pthread_mutex_t errchkmutex=PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP;,線程使用mutex的簡單代碼如下：

8、 pthread_mutex_t mylock; mylock= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_lock(,條件變量,條件變量是線程的同步設(shè)備，在線程間使用條件變量可以使一個(gè)線程在執(zhí)行過程中，因滿足某個(gè)條件而發(fā)出信號通知另一個(gè)線程，而另一個(gè)線程可以處于掛起狀態(tài)，等待某個(gè)條件滿足后，才繼續(xù)執(zhí)行，相關(guān)操作如下（條件變量必須和mutex一起使用來避免競爭情況）： pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pt

9、hread_condattr_t *cond_attr); int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex); int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime)

10、; int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);,線程的撤銷,一個(gè)線程可以通過向另一個(gè)線程發(fā)送請求來結(jié)束另一個(gè)線程的執(zhí)行，當(dāng)一個(gè)線程響應(yīng)了撤銷請求，就相當(dāng)于執(zhí)行了pthread_exit（pthread_canceled）操作，許多POSIX線程庫函數(shù) 都是撤銷點(diǎn)。 POSIX pthreads庫中關(guān)于撤銷操作的函數(shù)有： int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate); PTHREAD_CANCEL_ENABLE 接受線程撤銷請求 PTHREAD_CANCEL_DISABLE不接受線程撤銷請求 int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype); 改變響應(yīng)撤銷請求的類型 void pthread_testcancel(void); 測試未決的撤銷并且執(zhí)行它，目的是在代碼中顯式地檢測撤銷請求,清理實(shí)例程序,在撤