Linux下多线程机制
作者：华清远见
1 线程不能独立运行，要依附于进程
2 如果创建一个子线程只需要重新分配栈空间
3 多个线程可以并行运行
4 线程之间可以有共同的全局变量(全局区，任何线程都可以访问)
5 多线程效率高
如何创建子线程(在进程中创建线程)
#include
int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_arrt_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);
功能：创建一个子线程
参数：
thread [出参]，当程序执行此函数，此函数会传出一个值，线程的id
attr [入参]，通常为NULL, 线程的属性，如果为NULL, 属性默认(线程优先级，线程堆栈大小....)
start_routine 函数指针，需要传进来一个函数名，然后会自动执行此函数，
此函数就是线程需要执行的程序
arg 此参数专门给第三个参数start_routine使用的，此参数，作为start_routine函数的参数
int process(int (*p)(int, int), int a, int b)
{
p(a, b);
}
创建一个线程实例：
#include
#include
void *fun(void *p)
{
while(1)
{
printf("thread 1 running\n");
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t id;
pthread_create(&id, NULL, fun, NULL);
printf("%lu\n", id);
while(1) //目的：让主进程不结束
{
;
}
}
编译时: gcc -o hello hello.c -lpthread //多线程是一个第三库函数，所以要加-lpthread
多线程的好处：
要实现 1 接收键盘输入 2 同时每隔一秒钟打印一下家中的温度
pthread_join(); ///函数功能：主进程如果执行到此函数，将阻塞，等待子线程结束
#include
#include
void *fun(void *p)
{
while(1)
{
printf("thread 1 running\n");
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t id;
pthread_create(&id, NULL, fun, NULL);
printf("%lu\n", id);
pthread_join(id, NULL); //阻塞，等待子线程结束, 节省cpu资源
}
线程参数
//////////////实例：传递字符串给线程/////////////////////
#include
#include
void *fun(void *p)
{
//char *q = (char *)p;
while(1)
{
printf("%s\n", (char *)p);
sleep(1);
}
}
int main()
{
char s[] = "hello world";
pthread_t id;
pthread_create(&id, NULL, fun, s);
printf("%lu\n", id);
pthread_join(id, NULL); //阻塞，等待子线程结束, 节省cpu资源
}
//////////////实例：传递整形变量给线程/////////////////////
#include
#include
void *fun(void *p)
{
int *q = (int *)p;
while(1)
{
printf("%d\n", *q);
sleep(1);
}
}
int main()
{
int a = 100;
pthread_t id;
pthread_create(&id, NULL, fun, &a);
printf("%lu\n", id);
pthread_join(id, NULL); //阻塞，等待子线程结束, 节省cpu资源
}
void *p ///无类型指针，可以定义变量，但不可以使用(*p = 100, p++, p--)
///无类型指针只能赋值给另一个带类型的指针变量
线程的同步与互斥
同步(按照预想的顺序执行)
M->Y->M->Y->M->Y
M->YYY->M->YYY......
互斥
你用，我不能用(如：网络打印机，A 打印时， B不可以打印)
/////互斥例子
#include
#include
int a[10] = { 0 }; ///共享资源
int i;
void *fun1()
{
while(1)
{
int i;
for(i = 0; i < 10; i++)
{
a[i] = i;
}
sleep(2);
for(i = 0; i < 10; i++)
{
printf("a[%d] is %d\n", i, a[i]);
}
}
}
void *fun2()
{
while(1)
{
sleep(1);
for(i = 0; i < 10; i++)
{
a[i] = 1;
}
}
}
int main()
{
pthread_t id1, id2;
pthread_create(&id1, NULL, fun1, NULL);
pthread_create(&id2, NULL, fun2, NULL);
pthread_join(id1, NULL);
}
//////线程同步(mutex)
A 使用共享资源，加锁，如果这时B也使用共享资源，
B也加锁，但是锁已经被A占用，B只能等，一旦A解锁，B运行，加锁，使用共享资源
//////互斥锁，用来解决共享资源同步的问题，(互斥锁初始化)
pthread_mutex_t 互斥锁类型结构体
1 创建互斥锁(初始化互斥锁)
pthread_mutex_t mutex;
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr *mutexattr);
mutex [出参] 创建互斥锁，会将新建的互斥锁信息传递给mutex变量
mutexattr 互斥锁属性，默认为NULL
例：
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //创建并初始化互斥锁
2 加锁
一旦某个线程使用共享资源，就加锁
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); //如果加锁不成功(某个线程已经加锁)，阻塞
3 解锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); //如果某个线程正在等待加锁，那么这线程进入就绪态
#include
#include
int a[10] = { 0 }; ///共享资源
int i;
pthread_mutex_t mutex;
void *fun1()
{
while(1)
{
int i;
pthread_mutex_lock(&mutex);
for(i = 0; i < 10; i++)
{
a[i] = i;
}
sleep(2);
for(i = 0; i < 10; i++)
{
printf("a[%d] is %d\n", i, a[i]);
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(1);
}
}
void *fun2()
{
while(1)
{
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mutex);
for(i = 0; i < 10; i++)
{
a[i] = 1;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
}
int main()
{
pthread_t id1, id2;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
pthread_create(&id1, NULL, fun1, NULL);
pthread_create(&id2, NULL, fun2, NULL);
pthread_join(id1, NULL);
}
////////信号量 (semaphore 简写 sem)
同样可以解决共享资源互斥和同步的问题
信号量可以控制多个共享资源被访问互斥的问题
#include
sem_t sem;
1 创建信号量(初始化信号量)
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, int value);
sem [出参]， 在创建信号量时，传出的信号量结构体
pshared 通常写0，代表此信号量在多线程之间使用
value 共享资源个数
sem_init(&sem, 0, 3);
sem_init(&sem, 0, 1);
sem_init(&sem, 0, 0);
2 请求信号量
sem_wait(&sem); //如果共享资源个数不为0， 请求成功，使用共享资源，然后共享资源个数-1
//当共享资源个数为0时，请求失败，阻塞
3 释放信号量
sem_post(&sem); //释放信号量，如果有线程正在阻塞等待信号量，那么阻塞解除，
//如果没有线程正在等待信号量，共享资源个数+1
四个线程共享信号量实例
sem_init(&sem, 0, 3); //表示共享资源个数有三个
线程A 调用sem_wait(&sem); //共享资源个数-1， 2
线程B 调用sem_wait(&sem); //共享资源个数-1， 1
线程C 调用sem_wait(&sem); //共享资源个数-1， 0
线程D 调用sem_wait(&sem); //共享资源个数已经为0， 线程D阻塞
如果线程A 调用sem_post(&sem); //线程D 解除阻塞
线程属性
线程可以设置堆栈大小，可以设置线程优先级
默认情况堆栈大小(有些系统1M, 有些2M, 有些4M, 有些8M)
如果定义一个局部变量占用空间特别大，要改堆栈大小
测试线程堆栈大小
#include
#include
void *fun()
{
int a[1000000]; //约等于 4M 1M 1024k 1k 1024B
while(1)
{
printf("thread 1\n");
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t id1;
pthread_create(&id1, NULL, fun, NULL);
pthread_join(id1, NULL);
}
pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void*(*start_routine)(void *), void *arg);
第二个参数 pthread_attr_t *attr; 线程属性，默认NULL
1 获得线程默认属性，赋值给attr
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr); // 功能：获取线程的默认属性，会更改attr的值，给一个默认值
2 设置线程的堆栈大小属性
pthread_attr_setstacksize(&attr, 14000000); ///功能：设置堆栈大小属性
#include
#include
void *fun()
{
int a[1000000]; //约等于 4M 1M 1024k 1k 1024B
while(1)
{
printf("thread 1\n");
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t id1;
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr); // 功能：获取线程的默认属性，会更改attr的值，给一个默认值
pthread_attr_setstacksize(&attr, 14000000); ///功能：设置堆栈大小属性
pthread_create(&id1, &attr, fun, NULL);
pthread_join(id1, NULL);
}