Linux多线程Pthread学习小结

简介

POSIX thread 简称为pthread,Posix线程是一个POSIX标准线程.该标准定义内部API创建和操纵线程.

 

作用

线程库实行了POSIX线程标准通常称为pthreads.pthreads是最常用的POSIX系统如Linux和Unix,而微软Windowsimplementations同时存在.举例来说,pthreads-w32可支持MIDP的pthread   

Pthreads定义了一套 C程序语言类型、函数与常量,它以 pthread.h 头文件和一个线程库实现。

 

数据类型

pthread_t:线程句柄   

pthread_attr_t:线程属性

线程操纵函数(简介起见,省略参数)

pthread_create():创建一个线程   

pthread_exit():终止当前线程   

pthread_cancel():中断另外一个线程的运行   

pthread_join():阻塞当前的线程,直到另外一个线程运行结束   

pthread_attr_init():初始化线程的属性   

pthread_attr_setdetachstate():设置脱离状态的属性(决定这个线程在终止时是否可以被结合)

pthread_attr_getdetachstate():获取脱离状态的属性   

pthread_attr_destroy():删除线程的属性   

pthread_kill():向线程发送一个信号

 

同步函数

用于 mutex 和条件变量   

pthread_mutex_init() 初始化互斥锁   

pthread_mutex_destroy() 删除互斥锁   

pthread_mutex_lock():占有互斥锁(阻塞操作)   

pthread_mutex_trylock():试图占有互斥锁(不阻塞操作)。当互斥锁空闲时将占有该锁;否则立即返回  

pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁   

pthread_cond_init():初始化条件变量   

pthread_cond_destroy():销毁条件变量   

pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生

pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程      

Thread-local storage(或者以Pthreads术语,称作 线程特有数据):   

pthread_key_create(): 分配用于标识进程中线程特定数据的键   

pthread_setspecific(): 为指定线程特定数据键设置线程特定绑定   

pthread_getspecific(): 获取调用线程的键绑定,并将该绑定存储在 value 指向的位置中   

pthread_key_delete(): 销毁现有线程特定数据键

 

与一起工作的工具函数

pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较   

pthread_detach(): 分离线程   

pthread_self(): 查询线程自身线程标识号

 

详细请参见:

Linux多线程pthread:     http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/10/04/5920936.aspx 

Pthread多线程学习小结: http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/10/04/5921003.aspx

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多线程创建

参考代码:

  1. #include<stdio.h>   
  2. #include<pthread.h>   
  3. #include<string.h>   
  4. #include<sys/types.h>   
  5. #include<unistd.h>   
  6. pthread_t main_tid;  
  7. void print_ids(const char *str)  
  8. {  
  9.     pid_t pid;      //进程id   
  10.     pthread_t tid;  //线程id   
  11.     pid = getpid();       //获取当前进程id   
  12.     tid = pthread_self(); //获取当前线程id   
  13.     printf("%s pid: %u tid: %u (0x%x)/n",  
  14.                 str,  
  15.                 (unsigned int)pid,  
  16.                 (unsigned int)tid,  
  17.                 (unsigned int)tid);  
  18. }  
  19. void *func(void *arg)  
  20. {  
  21.     print_ids("new  thread:");  
  22.     return ((void *)0);  
  23. }  
  24. int main()  
  25. {  
  26.     int err;  
  27.     err = pthread_create(&main_tid, NULL, func, NULL); //创建线程   
  28.     if(err != 0){  
  29.         printf("create thread error: %s/n",strerror(err));  
  30.         return 1;  
  31.     }  
  32.     printf("main thread: pid: %u tid: %u (0x%x)/n",   
  33.                 (unsigned int)getpid(),  
  34.                 (unsigned int)pthread_self(),  
  35.                 (unsigned int)pthread_self());  
  36.     print_ids("main thread:");  
  37.     sleep(1);  
  38.     return 0;  
  39. }  

 

 

运行结果:

[[email protected] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_create pthread_create.c -lpthread   

[[email protected] pthread]$ ./pthread_create 

main thread: pid: 12531 tid: 2505487232 (0x9556b380)

main thread: pid: 12531 tid: 2505487232 (0x9556b380)

new  thread: pid: 12531 tid: 1084229984 (0x40a00960)

 

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多线程条件变量

参考代码:

  1. #include <stdio.h>   
  2. #include <pthread.h>   
  3. #include <unistd.h>   
  4.   
  5. pthread_mutex_t counter_lock;   //互斥锁   
  6. pthread_cond_t counter_nonzero; //条件变量   
  7. int counter = 0;  
  8. int estatus = -1;  
  9.   
  10. void *decrement_counter(void *argv);  
  11. void *increment_counter(void *argv);  
  12.   
  13. //******* 主函数 *******//   
  14. int main(int argc, char **argv)  
  15. {  
  16.     printf("counter: %d/n", counter);  
  17.     pthread_t thd1, thd2;  
  18.     int ret;  
  19.   
  20.     //初始化   
  21.     pthread_mutex_init(&counter_lock, NULL);  
  22.     pthread_cond_init(&counter_nonzero, NULL);  
  23.       
  24.     ret = pthread_create(&thd1, NULL, decrement_counter, NULL); //创建线程1   
  25.     if(ret){  
  26.         perror("del:/n");  
  27.         return 1;  
  28.     }  
  29.   
  30.     ret = pthread_create(&thd2, NULL, increment_counter, NULL); //创建线程2   
  31.     if(ret){  
  32.         perror("inc: /n");  
  33.         return 1;  
  34.     }  
  35.   
  36.     int counter = 0;  
  37.     while(counter != 10){  
  38.         printf("counter(main): %d/n", counter); //主线程   
  39.         sleep(1);  
  40.         counter++;  
  41.     }  
  42.   
  43.     pthread_exit(0);  
  44.       
  45.     return 0;  
  46. }  
  47.   
  48. void *decrement_counter(void *argv)  
  49. {  
  50.     printf("counter(decrement): %d/n", counter);  
  51.     pthread_mutex_lock(&counter_lock);  
  52.     while(counter == 0)  
  53.         pthread_cond_wait(&counter_nonzero, &counter_lock); //进入阻塞(wait),等待激活(signal)   
  54.       
  55.     printf("counter--(before): %d/n", counter);      
  56.     counter--; //等待signal激活后再执行   
  57.     printf("counter--(after): %d/n", counter);      
  58.     pthread_mutex_unlock(&counter_lock);   
  59.   
  60.     return &estatus;  
  61. }  
  62.   
  63. void *increment_counter(void *argv)  
  64. {  
  65.     printf("counter(increment): %d/n", counter);  
  66.     pthread_mutex_lock(&counter_lock);  
  67.     if(counter == 0)  
  68.         pthread_cond_signal(&counter_nonzero); //激活(signal)阻塞(wait)的线程(先执行完signal线程,然后再执行wait线程)   
  69.   
  70.     printf("counter++(before): %d/n", counter);      
  71.     counter++;   
  72.     printf("counter++(after): %d/n", counter);      
  73.     pthread_mutex_unlock(&counter_lock);  
  74.   
  75.     return &estatus;  
  76. }  

 

运行结果:

[[email protected] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_cond2 pthread_cond2.c -lpthread

[[email protected] pthread]$ ./pthread_cond2 

counter: 0

counter(main): 0

counter(decrement): 0

counter(increment): 0

counter++(before): 0

counter++(after): 1

counter--(before): 1

counter--(after): 0

counter(main): 1

counter(main): 2

counter(main): 3

counter(main): 4

counter(main): 5

counter(main): 6

counter(main): 7

counter(main): 8

counter(main): 9

 

详细解释,请见:http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/11/24/6031723.aspx

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多线程的创建特殊数据键

参考代码:

  1. #include <stdio.h>   
  2. #include <pthread.h>   
  3. #include <unistd.h>   
  4.   
  5. pthread_key_t key; //声明参数key   
  6.   
  7. void echomsg(void *arg) //析构处理函数   
  8. {  
  9.     printf("destruct executed in thread = %u, arg = %p/n",   
  10.                 (unsigned int)pthread_self(),  
  11.                 arg);     
  12. }  
  13.   
  14. void *child_1(void *arg)  
  15. {  
  16.     pthread_t tid;  
  17.      
  18.     tid = pthread_self();  
  19.     printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
  20.       
  21.     pthread_setspecific(key, (void *)tid);  // 与key值绑定的value(tid)   
  22.     printf("%s: thread %u returns %p/n",    // %p 表示输出指针格式    
  23.                 (char *)arg,  
  24.                 (unsigned int)tid,   
  25.                 pthread_getspecific(key));  // 获取key值的value   
  26.     sleep(1);  
  27.     return NULL;  
  28. }  
  29.   
  30. void *child_2(void *arg)  
  31. {  
  32.     pthread_t tid;  
  33.      
  34.     tid = pthread_self();  
  35.     printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
  36.       
  37.     pthread_setspecific(key, (void *)tid);  
  38.     printf("%s: thread %u returns %p/n",   
  39.                 (char *)arg,  
  40.                 (unsigned int)tid,   
  41.                 pthread_getspecific(key));  
  42.     sleep(1);  
  43.     return NULL;  
  44. }  
  45.   
  46. //******* 主函数 *******//   
  47. int main(void)  
  48. {  
  49.     pthread_t tid1, tid2;  
  50.       
  51.     printf("hello main/n");  
  52.       
  53.     pthread_key_create(&key, echomsg); //创建key   
  54.       
  55.     pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1"); //创建带参数的线程,需要强制转换   
  56.     pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2");  
  57.   
  58.     sleep(3);  
  59.     pthread_key_delete(key); //清除key   
  60.     printf("bye main/n");  
  61.       
  62.     pthread_exit(0);  
  63.     return 0;  
  64. }  

 

运行结果:

[[email protected] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_setspecific pthread_setspecific.c -lpthread
[[email protected] pthread]$ ./pthread_setspecific                                          
hello main
child_1: thread 1084229984 enter
child_1: thread 1084229984 returns 0x40a00960
child_2: thread 1094719840 enter
child_2: thread 1094719840 returns 0x41401960
destruct executed in thread = 1084229984, arg = 0x40a00960
destruct executed in thread = 1094719840, arg = 0x41401960
bye main

 

附加参考——函数原型:

Posix定义了两个API分别用来创建和注销TSD:

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *))
注销一个TSD采用如下API:
int pthread_key_delete(pthread_key_t key)
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer)
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key)
参考网址:

 

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多线程的创建特殊数据键

参考代码:

  1. #include <stdio.h>   
  2. #include <pthread.h>   
  • #include <unistd.h>   
  •   
  • pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT; //声明变量   
  •   
  • //once_run()函数仅执行一次,且究竟在哪个线程中执行是不定的   
  • //尽管pthread_once(&once,once_run)出现在两个线程中   
  • //函数原型:int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void))   
  • void once_run(void)  
  • {  
  •     printf("Func: %s in thread: %u/n",   
  •                 __func__,   
  •                 (unsigned int)pthread_self());  
  • }  
  •   
  • void *child_1(void *arg)  
  • {  
  •     pthread_t tid;  
  •   
  •     tid = pthread_self();  
  •     pthread_once(&once, once_run); //调用once_run   
  •     printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
  •   
  •     return NULL;  
  • }  
  •   
  • void *child_2(void *arg)  
  • {  
  •     pthread_t tid;  
  •   
  •     tid = pthread_self();  
  •     pthread_once(&once, once_run); //调用once_run   
  •     printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
  •   
  •     return NULL;  
  • }  
  •   
  • //******* main *******//   
  • int main(void)  
  • {  
  •     pthread_t tid1, tid2;  
  •   
  •     printf("hello main/n");  
  •     pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1");  
  •     pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2");  
  •   
  •     pthread_join(tid1, NULL);  //main主线程等待线程tid1返回   
  •     pthread_join(tid2, NULL);  //main主线程等待线程tid2返回   
  •     printf("bye main/n");  
  •   
  •     return 0;  
  • }  

 

运行结果:

[email protected] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_once pthread_once.c -lpthread
[[email protected] pthread]$ ./pthread_once                                   
hello main
Func: once_run in thread: 1084229984
child_1: thread 1084229984 returns
child_2: thread 1094719840 returns
bye main

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