Unix程序設(shè)計(jì)多線程編程

1、Ch6 Unix Programming multi-thread programming本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) l線程的概念l線程函數(shù)的介紹以及應(yīng)用l線程互斥鎖的應(yīng)用Contents1.線程概念2.常用API函數(shù)3.線程同步4.綜合應(yīng)用6.1 線程概念線程概念l進(jìn)程的所有信息對(duì)該進(jìn)程的所有線程都是共享的，包括可執(zhí)行的程序文本、程序的全局內(nèi)存、堆內(nèi)存、文件描述符等l線程獨(dú)有的：線程ID、寄存器值、棧、信號(hào)屏蔽字、errno值、線程私有數(shù)據(jù)l典型的UNIX進(jìn)程，可以看成是只有一個(gè)線程的進(jìn)程6.1 線程概念線程概念l同進(jìn)程一樣，每個(gè)線程也有一個(gè)線程IDl進(jìn)程ID在整個(gè)系統(tǒng)中是唯一的，但線程ID不同，線程

2、ID只在它所屬的進(jìn)程環(huán)境中有效l線程ID的類型是pthread_t，在Linux中的定義：l在/usr/include/bits/pthreadtypes.h中l(wèi)typedef unsigned long int pthread_t;Contents1.線程概念2.常用API函數(shù)3.線程同步4.綜合應(yīng)用6.2 常用常用API函數(shù)函數(shù)6.2.1 pthread_create函數(shù)l頭文件：#includel功能：創(chuàng)建一個(gè)線程l函數(shù)原型int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(v

3、oid *), void *arg);6.2 常用常用API函數(shù)函數(shù)l參數(shù)lthread:線程標(biāo)識(shí)符lattr:線程屬性設(shè)置，通常可設(shè)為NULL，采用默認(rèn)線程屬性lstart_routine:線程函數(shù)的起始地址larg:傳遞給start_routine的參數(shù)l返回值l成功：0；失?。?16.2 常用常用API函數(shù)函數(shù)6.2.2 pthread_join函數(shù)l功能：該函數(shù)用于等待某個(gè)線程終止l函數(shù)原型#includeint pthread_join(pthread_t th, void *thread_return);l參數(shù)lth：等待線程的標(biāo)識(shí)符lthread_return：用戶定義的指針，用

4、來存儲(chǔ)被等待線程的返回值l返回值：成功返回0，否則返回錯(cuò)誤編號(hào) 調(diào)用該函數(shù)的線程將一直阻塞，直到指定的線程調(diào)用pthread_exit、從啟動(dòng)例程中返回、被取消6.2.3 pthread_cancel函數(shù)l功能：線程調(diào)用該函數(shù)可以取消同一進(jìn)程中的其他線程，即讓線程終止l函數(shù)原型#includeint pthread_cancel(pthread_t tid);l參數(shù)與返回值ltid：需要取消的線程IDl成功返回0， 出錯(cuò)返回錯(cuò)誤編號(hào)lpthread_cancel并不等待線程終止，它僅僅是提出請(qǐng)求6.2 常用常用API函數(shù)函數(shù)l例6-1線程創(chuàng)建 創(chuàng)建兩個(gè)線程，線程1每秒打印全局變量的值并累計(jì)，線

5、程2每2秒打印全局變量的值，兩個(gè)線程打印5次后退出。主線程等待兩個(gè)線程退出后顯示兩個(gè)線程已經(jīng)退出。Contents1.線程概念2.常用API函數(shù)3.線程同步4.綜合應(yīng)用6.3 線程同步線程同步l6.3.1線程同步的概念l為什么需要同步l對(duì)同一個(gè)存儲(chǔ)單元，至少存在兩個(gè)執(zhí)行體，其一讀該單元，另一寫該單元，則需要同步，避免不一致性l在處理器架構(gòu)中，對(duì)內(nèi)存單元的修改，可能需要多個(gè)總線周期，因此讀操作和寫操作有可能交織在一起6.3 線程同步線程同步l6.3.1線程同步的概念l假設(shè)讀操作需要一個(gè)總線周期l寫操作需要兩個(gè)總線周期l線程B和線程A沖突6.3 線程同步線程同步l6.3.1 線程同步的概念l使用鎖

6、，以保證共享存儲(chǔ)一次只能被一個(gè)線程訪問l說明獲取、釋放鎖的過程6.3 線程同步線程同步l6.3.2 線程互斥鎖l可以通過使用pthread的互斥接口保護(hù)數(shù)據(jù)，確保同一時(shí)間里只有一個(gè)線程訪問數(shù)據(jù)l互斥鎖mutex，本質(zhì)上就是一把鎖l在訪問共享資源前，對(duì)互斥鎖進(jìn)行加鎖l在訪問完成后釋放互斥鎖上的鎖l對(duì)互斥鎖進(jìn)行加鎖后，任何其他試圖再次對(duì)互斥鎖加鎖的線程將會(huì)被阻塞，直到鎖被釋放6.3 線程同步線程同步6.3.2 線程互斥鎖函數(shù)線程互斥鎖初始化pthread_mutex_init線程互斥鎖銷毀pthread_mutex_destroy線程互斥鎖加鎖和解鎖pthread_mutex_lock pthre

7、ad_mutex_unlock6.3 線程同步線程同步6.3.3 線程互斥鎖初始化l互斥鎖在使用前，必須要對(duì)互斥鎖進(jìn)行初始化l函數(shù)原型#includeint pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *mutexattr);l參數(shù)與返回值lmutex：即互斥鎖，類型是pthread_mutex_t注意：mutex必須指向有效的內(nèi)存區(qū)域6.3 線程同步線程同步l6.3.3 線程互斥鎖初始化l參數(shù)與返回值lattr：設(shè)置互斥鎖的屬性，通?？刹捎媚J(rèn)屬性，即可將attr設(shè)為NULL。l成功返回0，出錯(cuò)返回錯(cuò)

8、誤碼6.3 線程同步線程同步6.3.4 線程互斥鎖銷毀l互斥鎖在使用完畢后，必須要對(duì)互斥鎖進(jìn)行銷毀，以釋放資源l函數(shù)原型#includeint pthread_mutex_destroy( pthread_mutex_t *mutex);l參數(shù)與返回值lmutex：即互斥鎖l成功返回0，出錯(cuò)返回錯(cuò)誤碼6.3 線程同步線程同步6.3.5 線程互斥鎖加鎖和解鎖l在對(duì)共享資源訪問之前和訪問之后，需要對(duì)互斥鎖進(jìn)行加鎖和解鎖操作l函數(shù)原型#includeint pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);Int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);6.3 線程同步線程同步6.3.6互斥鎖的操作順序l定義一個(gè)互斥鎖pthread_mutex_tl調(diào)用pthread_mutex_init初始化互斥鎖l調(diào)用pthread_mutex_lock或者pthread_mutex_tryplock對(duì)互斥鎖進(jìn)行加鎖操作l調(diào)用pthread_mutex_unlock對(duì)互斥鎖解鎖l調(diào)用pthread_mutex_destroy銷毀互斥鎖6.3 線程同步線程同步l例 6-2線程互斥鎖 創(chuàng)建兩個(gè)線程，