POSIX多线程—异步编程举例

Content

0.序

1.基本的同步版本

2.多进程版本

3.多线程版本

4.小结

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0.序

本节通过一个简单的闹钟实例演示异步编程方法。

该程序循环接受用户输入信息，直到出错或者输入完毕。用户输入的每行信息有两部分：闹钟等待的时间(秒)和闹钟时间到达时显示的文本信息。

1.基本的同步版本

代码如下。

特点：同步实现异步，闹钟请求后，程序睡眠等待闹钟时间到；

问题：用同步方式来实现异步，致一次只能处理一个闹钟请求；即程序睡眠时间到后才能进行下一次闹钟请求；

运行结果。

2.多进程版本

代码如下。

特点：在子进程中异步地调用sleep函数，而父进程继续运行；

问题：对每次闹钟请求，使用fork创建子进程，程序开销过大；

waitpid()函数

WNOHANG:父进程不必挂起等待子进程的结束；

如果有子进程终止，该函数回收该子进程的资源；

如果没有子进程终止，该函数立即返回pid=0；父进程继续回收终止的子进程直到没有子进程终止；

在每个命令之后循环调用waitpid，来回收所有结束的子进程；

运行结果。

3.多线程版本

代码如下。

特点：在该例子中，alarm线程调用pthread_detach()函数来分离自己，通知pthreads不必关心它的终止时间和退出状态；因此不需要等待线程结束，除非希望获得它的返回值。alarm线程的资源在它终止后立即回收。

一般地，pthreads会保存线程的资源以使其他线程了解它已经终止并获得其最终结果。在本例中，alarm线程负责自己分离自己。

该版本用到以下函数：

pthread_create()：创建线程，运行代码由第三个参数指定，运行代码需要的参数由第四个参数传入；返回线程标志符；

Pthread_detach()：当线程终止时允许pthreads立即回收线程资源；

pthread_exit()：终止调用线程；

运行结果。

4.小结

多进程版本

每个闹钟有一个从主进程拷贝的独立地址空间；

主进程调用waitpid来告诉系统释放其创建的子进程资源；

多线程版本

所有线程共享同一个地址空间；

不需要等待线程结束，除非希望获得它的返回值；

线程间传递消息更快

不需要映射共享内存；

不需要通过管道读写；

不需要担心进程间传送的地址指针是否一致；

线程间共享一切：一个线程内有效的地址指针在所有线程内同样有效；

多线程编程优点

在多处理器系统中开发程序的并行性(仅并行性需要特殊硬件支持)；

在等待慢速外设I/O操作结束的同时，程序可以执行其他计算，为程序的并发提供更有效、更自然的开发方式；

一种模块化编程模型，能清晰地表达程序中独立事件间的相互关系；

多线程编程缺点

计算负荷，如线程间同步需要的时间代价；

需要设立较好的编程规则，如要避免死锁、竞争和优先级倒置等；

更难以调试；

何种应用适合使用多线程？

计算密集型应用，为了能在多处理器系统上运行，将这些计算分解到多个线程中实现；

IO密集型应用，为提高性能，将IO操作重叠；如分布式服务器；

Reference

# man waitpid

# man pthread_create

# man pthread_detach

作者：阿波