【muduo】base库之 Thread
一、基础知识
POSIX线程（英语：POSIX Threads，常被缩写为Pthreads）是POSIX 的线程标准，定义了创建和操纵线程的一套API。
实现POSIX 线程标准的库常被称作Pthreads，一般用于Unix-likePOSIX 系统，如Linux、Solaris。它以pthread.h头文件和一个线程库实现。Pthreads API中大致共有100个函数调用，全都以"pthread_"开头。
- pthread_t 是线程句柄，用于声明线程ID。 类型定义：typedef unsigned long int pthread_t;
- pid_t 是Linux下的进程号类型，也就是Process ID _ Type 的缩写。其实是宏定义的unsigned int类型，在Linux下线程是一个轻量级进程，也有自己的进程ID是（每个线程唯一），可以通过系统调用::syscall(SYS_gettid)获取。
Thread即有pthread_t 也有pid_t ，它们各有用处，pthread_t 给pthread_XXX函数使用，而pid_t作为线程标识。
pthread_join
函数定义： int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
参数 ：thread: 线程标识符，retval: 用户定义的指针，用来存储被等待线程的返回值。
返回值 ： 0代表成功。 失败，返回的则是错误号。
代码中如果没有pthread_join 主线程会很快结束从而使整个进程结束，从而使创建的线程没有机会开始执行就结束了。加入pthread_join后，主线程会一直等待直到等待的线程结束自己才结束，使创建的线程有机会执行。
int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return)pthread_join()的调用者将挂起并等待th线程终止，retval是pthread_exit()调用者线程（线程ID为th）的返回值，需要注意的是一个线程仅允许唯一的一个线程使用 pthread_join()等待它的终止。
pthread_create
pthread_create是类Unix操作系统（Unix、Linux、Mac OS X等）的创建线程的函数。它的功能是创建线程（实际上就是确定调用该线程函数的入口点），在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数。
pthread_create的返回值 表示成功，返回0；表示出错，返回-1。
#include
int pthread_create(
pthread_t *restrict tidp, //新创建的线程ID指向的内存单元。
const pthread_attr_t *restrict attr, //线程属性，默认为NULL
void *(*start_rtn)(void *), //新创建的线程从start_rtn函数的地址开始运行
void *restrict arg //默认为NULL。若上述函数需要参数，将参数放入结构中并将地址作为arg传入。
); 参数
第一个参数为指向线程标识符的指针。
第二个参数用来设置线程属性。
第三个参数是线程运行函数的起始地址。
最后一个参数是运行函数的参数。
pthread_atfork()
int pthread_atfork(void (*prepare)(void), void (*parent)(void), void (*child)(void));pthread_atfork()在fork()之前调用，当调用fork时，内部创建子进程前在父进程中会调用prepare，内部创建子进程成功后，父进程会调用parent ，子进程会调用child。
实际上对于编写多线程程序来说最好不要调用fork() 即不要编写多线程多进程程序 要么用多进程要么用多进程 因为多线程fork()之后容易出现死锁。
fork 可能是在主线程中调用，也可能是在子线程中调用，fork得到一个新进程，新进程只有一个执行序列，只有一个线程（也就是新进程中的主线程，所以需要把线程名改为main）（调用fork的线程被继承下来）
snprintf()函数：
int snprintf ( char * str, size_t size, const char * format, ... );参数
- str -- 目标字符串。
- size -- 拷贝字节数(Bytes)。
- format -- 格式化成字符串。
- ... -- 可变参数。
基于对象和面向对象
面向对象依靠的是虚函数+继承，用户通过重写基类的虚函数，实现自己的逻辑。
基于对象，依赖类的组合，使用function和bind实现委托机制，更加依赖于回调函数传入逻辑。
muduo库使用的是基于对象的编程思想，只暴露具体类不暴露抽象类，这在Thread类的设计中就得到体现。
如果用面向对象的编程风格封装 Thread 类，则是利用虚函数+继承的方式，通过重写Thread基类的run方法，传入自己的用户逻辑。
在muduo库中采用 C++11的function，将函数作为Thread类的成员，用户只需要将function对象传入线程即可，所以Thread的声明中，应该含有一个function成员变量。
std::function 使用
将其当做std::string 、std::vector<>、这样的类型就可以了。只不过其值为函数指针，但比函数指针更灵活。
因为std::function 是一种模板，所以要传入类型，就如std::vector
不过，std::function传入的是函数类型 返回值 （参数类型） 如：std::function
explicit关键字
C++中，explicit关键字只能用于修饰只有一个参数的类构造函数 (或者除了第一个参数外其余参数都有默认值的多参构造函数)， 它的作用是表明该构造函数是显示的, 而非隐式的。如果类构造函数参数大于或等于两个时, 是不会产生隐式转换的, 所以explicit关键字也就无效了。
class Test1
{
public:
Test1(int n)
{
num=n;
}//普通构造函数
private:
int num;
};
class Test2
{
public:
explicit Test2(int n)
{
num=n;
}//explicit(显式)构造函数
private:
int num;
};
int main()
{
Test1 t1=12;//隐式调用其构造函数,成功
Test2 t2=12;//编译错误,不能隐式调用其构造函数
Test2 t2(12);//显式调用成功
return 0;
}
PID与TID，Linux的进程和线程
- 进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
- 进程是资源的集合，这些资源包括内存地址空间，文件描述符等等，一个进程中的多个线程共享这些资源。
- CPU对任务进行调度时，可调度的基本单位 (dispatchable entity)是线程。如果一个进程中没有其他线程，可以理解成这个进程中只有一个主线程，这个主进程独享进程中的所有资源。
- 进程的个体间是完全独立的，而线程间是彼此依存，并且共享资源。多进程环境中，任何一个进程的终止，不会影响到其他非子进程。而多线程环境中，父线程终止，全部子线程被迫终止(没有了资源)。
线程之间虽然共享地址空间，但是操作系统仍然赋予了她们一部分专属于自己的空间，用于区分它们，比如线程的tid，这里明确一下操作系统中和进程线程有关的几个id变量。
- pid，每个进程的id，类型为pid_t，可以通过getpid()取得。
- 线程id，类型为pthread_t，这个id在每个进程里是唯一的，它只用于在进程里区分某个线程，也就是说不同的进程里可能有两个线程的线程id是一样的。可以由pthread_self()取得。
- tid，线程的真实id，操作系统保证这个值对于每个线程是唯一的，也就是说进程1下面的线程要和进程2下面的线程沟通，只能使用tid。这个值只能通过linux的系统调用取得，syscall(SYS_gettid)
为什么使用pid_t而不使用pthread_t来标识线程id呢？
pthread_t的值很大，无法作为一些容器的key值。 glibc的Pthreads实现实际上把pthread_t作为一个结构体指针，指向一块动态分配的内存，但是这块内存是可以反复使用的，也就是说很容易造成pthread_t的重复。也就是说pthreads只能保证同一进程内，同一时刻的各个线程不同；不能保证同一个进程全程时段每个线程具有不同的id，不能保证线程id的唯一性。
在LINUX系统中，建议使用gettid()系统调用的返回值作为线程id，这么做的原因：
返回值是一个pid_t，其值是一个很小的整数，方便输出。
在linux系统中，它直接标识内核任务调度id，可通过/proc文件系统中找到对应项：/proc/tid 或者 /proc/pid/task/tid，方便定位到具体线程。任何时刻都是唯一的，并且由于linux分配新的pid采用递增轮回办法，短时间内启动多个线程也会具有不同的id。
关键字：__thread
线程共享进程的数据，如果想要每个线程都有一份独立的数据，那么可以使用__thread关键字修饰数据。
通过使用__thread类型的变量，上面的数据在每个线程中就都有一份而且没有相互覆盖的情况，这个地方如果不知道这种做法的只能通过一个全局的数组来记录了，操作的时候还需上锁，既影响效率还麻烦容易出错。
extern 关键字
extern也可用来进行链接指定；也可以置于变量或者函数前，以标示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。
说人话，即有以下两个作用：
- 与“C”连用，如extern “C” void fun();告诉编译器按
C的规则去翻译 - 修饰声明全局变量或函数，其声明的变量和函数可以在其它模块（文件）中使用，注意，这
只是一个声明而不是定义，具体的定义要在具体的模块中完成
例子
举个例子，我们想要声明一个long int runtime_minute变量供多个模块使用：
//time.h
#ifndef TIME_H
#define TIME_H
//首先我们在time.h中进行以下声明：
extern long int runtime_minute;
#endif //TIME_H
在头文件中通过extern声明的变量并没有定义，所以要在time.cpp中给出定义：
//time.cpp
#include "time.h"
//在time.cpp中给出runtime_minute变量的具体定义：
long int runtime_minute = 0;
这时，如果想要在time2.cpp中使用这个定义在time.cpp中的runtime_minute变量，只需要包含time.h这个头文件即可：
//time2.cpp
#include "time.h"
#include
//在time.cpp中给出runtime_minute变量的具体定义：
int main(){
runtime_minute++;
std::cout<
C++ assert()函数用法
其作用是如果它的条件返回错误，则终止程序执行。
原型定义：
#include
void assert( int expression ); assert的作用是先计算表达式 expression ，如果其值为假（即为0），那么它先向stderr打印一条出错信息，然后通过调用 abort 来终止程序运行。
二、Thread类
muduo库中线程的封装是采用基于对象实现的，首先，为了获得最干净的语义，Thread应该是不可复制的，所以需要继承NonCopyable。
Tid表示线程的真实id。 POSIX的thread库提供了pthread_self获取当前线程的标识符，类型为pthread_t，这是一个结构体，用起来不便。线程的真实id是一个整数，可以通过系统调用syscall(SYS_gettid)获得，在muduo中封装为gettid()函数。调用系统调用开销比较大，因此可以使用一个变量t_cachedTid来存储，在线程第一次使用tid时通过系统调用获得，存储在t_cacheTid中，以后使用时不再需要系统调用了。
muduo库thread.cc代码分为两部分，detail命名空间部分是实现是用的一些全局函数和数据结构，Thread::部分是线程成员函数的实现，
为什么不能直接在创建线程的时候执行某个类的成员函数？
因为pthread_create 的线程函数定义为void *func(void*)，无法将 non-staic 成员函数传递给pthread_create 。
startThread 是一个外部的函数，用来调用 ThreadData 的 runInThread ，因为 pthread_create 只接受静态函数，所以我们需要一个跳板，这便是 startThread 存在的意义。runInThread 里我们修改线程名字，获取线程 tid 的值，运行 fun 。
三、CurrentThread命名空间
1、说明
这是一个命名空间，不是类，主要是线程类和异常类中需要用到这个命名空间。thread的封装和一个命名空间muduo::CurrentThread紧密相关，在这个空间中定义了和线程相关的属性
2、变量说明
以下所有变量都是__thread修饰的,这样的变量是线程局部存储的,也就是说每个线程都有个独立的变量
- t_cachedTid
- 线程真实pid缓存
- 如果每次都调用getpid()获得pid,效率较低
- t_tidString
- 这是tid的字符串表示形式
- t_tidStringLength
- 如名,长度
- t_threadName
- 如名,名字
t_cachedTid 是线程真实pid的缓存，为什么要做缓存呢？因为调用系统调用开销比较大，因此可以使用一个变量t_cachedTid来存储，在线程第一次使用tid时通过系统调用获得，存储在t_cacheTid中，以后使用时不再需要系统调用了。
3. 函数说明
1. 内联
tid()
如过是第一次调用,调用cacheTid(),再调用detail::gettid(),再调用系统的SYS_gettid,获得线程tid赋值给t_cacheTid,也就是获得当前线程id并缓存
返回t_cacheTid的值
tidString()
返回t_tidString
tidStringLength()
返回t_tidStringLength
name()
返回t_threadName