Linux 线程及线程间通信

线程

每一个进程的地址空间是相互独立的

每一个进程都有一个task_struct任务结构体

在进行进程的切换时，需要不断刷新cache缓存，比较消耗资源；

为了减少cache刷新时的资源消耗，引入了轻量级进程 – 线程。

线程特点：

1. 同一个进程创建的多个线程，共用同一个进程的地址空间；
2. 进程创建线程后，我们把原本进程也称为线程，称为 主线程；

进程被称为最小的资源分配单位

线程称为CPU最小任务调度单位

线程公共数据：

• 用户名、用户组名
• 静态数据、全局数据
• 文件描述符
• 线程私有数据

线程私有数据：

• 线程ID
• PC
• 优先级、状态、属性
• 堆栈

1.线程相关接口函数

pthread_create()	创建进程
pthread_exit		结束进程
pthread_join		等待进程

在编译跟线程操作相关的程序时，需要链接线程库 线程库库名pthread

1）创建线程

#include 
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);

返回值：
	成功返回 0，失败返回错误号
参数：
	thread:	线程对象
	attr:	线程属性，填NULL表示使用默认属性
    start_routine:	线程处理函数		
    arg:	给线程处理函数start_routine传参，
        	若线程处理函数没有参数，则填NULL；

/* 线程创建 传入多个参数 举例 */
void *func1(void *arg);
struct m_arg
{
    int a;
    char b;
}

pthread_t thread1;
struct m_arg arg;
arg.a = 1;
arg.b = 'A';

int ret = pthread_create(&thead1, NULL, func1, &arg);

2）结束线程

#include 
void pthread_exit(void *retval);

参数：
    retval:		线程结束信息，由pthread_join等待接收，若不想返回信息，填NULL

3）等待线程

#include 
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
//等待线程一般在主线程中调用

2.线程间通信

线程的通信只需要利用全局变量就可以实现。

在一个线程使用全局变量时，有可能其他线程也在访问该数据，那么某一线程使用的数据就可能遭到破坏。

初始化信号量 sem_init()

#include 
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
返回值:
	成功返回 0, 失败返回 -1;
参数:
	sem:		信号量对象;
	pshared:	填0表示用于线程间同步
    value:		信号量初始值

P操作 sem_wait()

#include 
int sem_wait(sem_t *sem);

V操作 sem_post()

#include 
int sem_post(sem_t *sem);

通过线程的 同步 和 互斥，能够达到数据保护的效果

---

同步: 多个线程之间按照事先约定好的顺序有先后地完成某个事件

​ （练习：创建两个线程，一个从键盘获取数据，另一个打印输出）

信号量：是系统中的一种资源，本质是一个非负整数，信号量的值等于资源的个数。

操作信号量只能由通过特定函数接口才能访问：

• 信号量的初始化 sem_init();

• P操作(申请资源) sem_wait();

  if(是否有资源)
  {
      执行后续代码;
      信号量 - 1;
  }
  else
  {
      阻塞等待,直到有资源唤醒为止;
  }
  

• V操作(释放资源) sem_post();

  信号量 + 1;
  if(有等待资源的程序)
  {
      唤醒程序;
  }
  

---

互斥: 当一个线程使用公共数据时，其他线程都不能访问该公共数据

临界资源 : 多个线程能够共同访问的数据

临界区 : 涉及到临界资源的代码模块

互斥是使用 互斥锁 保护临界区

互斥锁的相关操作接口函数:

/* 互斥锁的初始化 pthread_mutex_init() */
#include 
int  pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
返回值:
	成功返回 0, 失败返回 -1;
参数:
	mutex:		互斥锁对象
    mutexattr:	互斥锁属性,填NULL表示默认属性

/* 申请锁 pthread_mutex_loc() */
#include 
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
参数:
	mutex:	互斥锁对象    

/* 释放锁 pthread_mutex_unlock() */
#include 
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
参数:
	mutex:	互斥锁对象