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本课程将介绍线程相关的基础概念、高级话题以及同步和互斥三大主题,每个实验部分都通过一个实例学习Linux下的多线程编程相关技巧。
本课程包含三个实验,分别是:
课程将介绍线程相关的基础概念、高级话题以及同步和互斥三大主题,每个实验部分都通过一个实例学习Linux下的多线程编程相关技巧。并通过实践的代码案例让大家对Linux多线程编程有更深刻的认识和感受,达到初步掌握理解Linux多线程编程相关基础知识的目的。
课程来源于作者学习阅读《Linux/UNIX系统编程手册》后归纳总结的精华笔记。
一、课程介绍
1. 内容简介
1.1 通过演示一个实际的代码案例演示线程基本操作,主要包括线程的创建、终止、分离等行为。通过案例为大家介绍线程相关的基础概念和知识点。
1.2 在了解线程的基本概念的基础上,本节实验将介绍一些线程高级话题,主要包括属性、一次性初始化、特有数据、线程取消等内容。并通过案例为大家做演示,让大家对这些知识点能有更深刻的认识和感受。
1.3 多线程共享一个进程的地址空间虽然线程间通信容易进行,但是多线程同时访问共享对象时需要引入同步和互斥机制。本节实验就给大家讲解线程的互斥和同步。
2. 课程知识点
线程的基础概念
线程的创建、终止
管理线程的终止
线程的属性
一次性初始化和特有数据
线程的取消
线程的互斥
线程的同步
二、实验过程
一、线程的创建
一个线程的生命周期起始于它被创建的那一刻,创建线程的接口:
#include int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
函数说明:
POSIX thread 简称 pthread
pthread_t 是 unsigned long int 类型的变量,用来表示线程的ID
函数参数:
thread(输出参数),由pthread_create在线程创建成功后返回的线程句柄,该句柄在后续操作线程的API中用于标志该新建的线程;
start_routine(输入参数),新建线程的入口函数;
arg(输入参数),传递给新线程入口函数的参数;
attr(输入参数),指定新建线程的属性,如线程栈大小等;如果值为NULL,表示使用系统默认属性。
函数返回值:
成功,返回0;
失败,返回相关错误码。
需要注意:
主线程,这是一个进程的初始线程,其入口函数为main函数。
新线程的运行时机,一个线程被创建之后有可能不会被马上执行,甚至,在创建它的线程结束后还没被执行;也有可能新线程在当前线程从pthread_create前就已经在运行,甚至,在pthread_create前从当前线程返回前新线程就已经执行完毕。
二、线程ID
在新线程被创建后,便有了一个在其所在进程内(线程依附于进程而存在)唯一的标识符,由pthread_t表示,称为线程ID。一个线程可以调用以下接口获取其ID:
include pthread_t pthread_self(void);
pthread_self直接返回调用线程的ID。
判断两个线程ID的大小是没有任何意义的,但有时可能需要判断两个给定的线程ID是否相等,使用以下接口:
include int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
pthread_equal如果t1和t2所指定的线程ID相同,返回0;否则返回非0值。
三、从系统实现的角度观察线程的创建
创建一个新的线程,从系统实现的角度看,就是创建了一个新的可调度实体;同一个进程内的线程,共享绝大部分进程的资源,只有少部分信息是线程所特有的,如栈和线程特有数据等。下图(图片来源于《Linux/UNIX系统编程手册》)是假设一个进程内存在4个线程时,内存资源的分配情况:
可以看出,同一进程内的线程间除了栈是特有的,其他内存资源几乎都是共享的。共享意味着,多个线程可以同时修改某一内存区,且该修改对同一进程的所有线程都是可见的。
四、 线程的终止
一个线程的终止分两种形式:被动终止和主动终止
被动终止有两种方式:
线程所在进程终止,任意线程执行exit函数,都会导致进程终止,从而导致依附于该进程的所有线程终止。
其他线程调用pthread_cancel请求取消该线程。
主动终止也有两种方式:
在线程的入口函数中执行return语句,main函数(主线程入口函数)执行return语句会导致进程终止,从而导致依附于该进程的所有线程终止。
线程调用pthread_exit函数,main函数(主线程入口函数)调用pthread_exit函数, 主线程终止,但如果该进程内还有其他线程存在,进程会继续存在,进程内其他线程继续运行。
线程终止函数:
include void pthread_exit(void *retval);
线程调用pthread_exit函数会导致该调用线程终止,并且返回由retval指定的内容(如何获取返回值后面介绍)。
注意:retval不能指向该线程的栈空间,否则可能成为野指针!
篇幅有限,详细代码请点击阅读原文观看。当然最好还是打开电脑,直接来实验楼撸代码!
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