一、线程的概念
LWP:light weight process 轻量级的进程
进程:独立地址空间,拥有PCB
线程:也有PCB,但没有独立的地址空间(共享)
区别:在于是否共享地址空间。 独居(进程);合租(线程)。
Linux下: 线程:最小的执行单位
进程:最小分配资源单位,可看成是只有一个线程的进程。
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exit() 将进程退出
pthread_exit() 将线程退出
return 返回到调用者那里
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二、线程的控制原语
pthread_self() 获取线程ID。其作用对应进程中 getpid() 函数
pthread_create() 创建一个新线程。其作用对应进程中的 fork() 函数
pthread_exit() 退出线程。起作用对应进程中的 exit() 函数
pthread_join() 阻塞等待线程退出,获取线程退出状态 其作用对应进程中的 waitpid() 函数
pthread_detach() 实现线程分离 作用:自动清理pcb,不需要在调用pthread_join清理
线程分离状态:指定该状态,线程主动与主控线程断开关系。线程结束后,其退出状态不由其他线程获取,而是直接自己自动释放。网络、多线程服务器常常使用。
phtread_cancel() 杀死(取消)线程,其作用对应进程中kill()函数 。当把一个线程kill后,他的退出值是-1
注意:线程的取消并不是实时的,而是有一定的延时。需要等待线程到达某个取消点(检查点)
pthread_testcancel() 自己添加取消点
取消点:是线程检查是否被取消,并按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用create,open,pause,close,read,write...
pthread_equal() 比较连个线程ID是否相等
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三、线程的属性
typedef struct { int etachstate; //线程的分离状态 int schedpolicy; //线程调度策略 struct sched_param schedparam; //线程的调度参数 int inheritsched; //线程的继承性 int scope; //线程的作用域 size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小 int stackaddr_set; //线程的栈设置 void* stackaddr; //线程栈的位置 size_t stacksize; //线程栈的大小 } pthread_attr_t;
主要结构体成员:
1. 线程分离状态
2. 线程栈大小(默认平均分配)//在linux下执行命令 $ ulimit -a 可以查看
3. 线程栈警戒缓冲区大小(位于栈末尾)线程栈警戒缓冲区的作用:防止线程溢出
属性值不能直接设置,须使用相关函数进行操作,初始化的函数为pthread_attr_init,这个函数必须在pthread_create函数之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。
1、线程属性初始化
注意:应先初始化线程属性,再pthread_create创建线程
初始化线程属性
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号
销毁线程属性所占用的资源
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号
2、线程的分离状态
线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。
非分离状态:线程的默认属性是非分离状态,这种情况下,原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join()函数返回时,创建的线程才算终止,才能释放自己占用的系统资源。
分离状态:分离线程没有被其他的线程所等待,自己运行结束了,线程也就终止了,马上释放系统资源。应该根据自己的需要,选择适当的分离状态。
线程分离状态的函数:
设置线程属性,分离or非分离
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
获取程属性,分离or非分离
int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
//参数: attr:已初始化的线程属性
detachstate: PTHREAD_CREATE_DETACHED(分离线程)
PTHREAD _CREATE_JOINABLE(非分离线程)
这里要注意的一点是,如果设置一个线程为分离线程,而这个线程运行又非常快,它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了,它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用,这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施,最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait函数(在子线程的主控函数中调用),让这个线程等待一会儿,留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间,是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数,它们是使整个进程睡眠,并不能解决线程同步的问题。
3、线程的栈地址
POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。
当进程栈地址空间不够用时,指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstack和pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。
int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号 int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号 参数: attr:指向一个线程属性的指针 stackaddr:返回获取的栈地址 stacksize:返回获取的栈大小
4、线程的栈大小
当系统中有很多线程时,可能需要减小每个线程栈的默认大小,防止进程的地址空间不够用,当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时,可能需要增大线程栈的默认大小。
函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize提供设置。
int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号 int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号 参数: attr:指向一个线程属性的指针 stacksize:返回线程的堆栈大小
四、NPTL
1.察看当前pthread库版本getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
2.NPTL实现机制(POSIX),Native POSIX Thread Library
3.使用线程库时gcc指定 –lpthread
五、线程使用注意事项
1. 主线程退出其他线程不退出,主线程应调用pthread_exit
2. 避免僵尸线程
pthread_join
pthread_detach
pthread_create指定分离属性
被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源,所以不应当返回被回收线程栈中的值;
3. malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放
4. 应避免在多线程模型中调用fork,除非马上exec,子进程中只有调用fork的线程存在,其他线程在子进程中均pthread_exit
5. 信号的复杂语义很难和多线程共存,应避免在多线程引入信号机制