Linux期末复习——多线程编程

线程概述

        

线程基本编程

        函数说明 

pthread_create():	创建线程，成功返回0
pthread_exit():	主动退出线程，成功返回0
pthread_join():	挂起线程等待结束，成功返回0
pthread_cancel	在别的线程中终止另一个线程的执行，成功返回0

        示例代码：创建三个线程，每个线程重用同一个执行，每个线程五次循环，每次循环随机等待1-10s。

        

/* thread.c */

#include 
#include 
#include 

#define THREAD_NUMBER		3    /*宏定义线程数量*/
#define REPEAT_NUMBER		5    /*宏定义每个线程的任务数量*/
#define DELAY_TIME_LEVELS	10.0/*小任务之间的最大时间间隔*/

/*定义线程处理过程的函数*/
void * thrd_func(void *arg)
{
	int thrd_num = (int)arg;
	int delay_time = 0;
	int count = 0;
	
	printf("Thread %d is starting\n", thrd_num);

	/*循环每个线程调用这个线程处理函数的时候要进行五次任务，所以循环五次*/
	for (count = 0; count < REPEAT_NUMBER; count++)
	{		
		delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + 1;
		sleep(delay_time);
        /*线程几：工作 几 次 等待 几 秒*/
		printf("\tThread %d: job %d delay = %d\n", thrd_num, count, delay_time);
	}
	printf("Thread %d finished\n", thrd_num);/*五次任务做完要输出线程几完成了*/
	pthread_exit(NULL);
}

/*主函数*/
int main(void)
{

     /*结构体解释：
    typedef unsigned long int pthread_t;  
    用途：pthread_t用于声明线程ID。    
    sizeof(pthread_t) =4;*/

    /*先赋值工作数*/
	pthread_t thread[THREAD_NUMBER];
       

	int no = 0, res;
	void * thrd_ret;
	
	srand(time(NULL));
        /*
          time(NULL);就是返回从1970年元旦午夜0点到现在的秒数。 srand(time(NULL)); 是以当前时间为种子，产生随意数。

          srand和rand()配合使用产生伪随机数序列。
          rand函数在产生随机数前，需要系统提供的生成伪随机数序列的种子，rand根据这个种子的值产生一系列随机数。
          如果系统提供的种子没有变化，每次调用rand函数生成的伪随机数序列都是一样的。
          srand(unsigned seed)通过参数seed改变系统提供的种子值，从而可以使得每次调用rand函数生成的伪随机数序列不同，
          从而实现真正意义上的“随机”。通常可以利用系统时间来改变系统的种子值，
          即srand(time(NULL))，可以为rand函数提供不同的种子值，进而产生不同的随机数序列  
        */

	/*循环创建三个线程*/
	for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)
	{
		res = pthread_create(&thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no);
                /*
                 &thread[no]：线程标识符，表示线程的标号；
                   NULL：线程属性，通常取NULL； 
                   thrd_func：线程处理函数；
                   (void*)no：传递给线程处理函数的参数；
                              函数成功执行返回0，出错返回错误码；
 
                  pthread_create()函数作用，创建一个线程，并指定线程处理函数thrd_func，从而执行该函数规定的动作；
                */
		if (res != 0)
		{
			printf("Create thread %d failed\n", no);/*pthread_create失败返回0*/
			exit(res);
		}
	}
	
	printf("Create threads success，Waiting for threads to running..\n");/*成功输出这句*/
	
    /*循环挂起线程*/
	for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)
	{
		res = pthread_join(thread[no], &thrd_ret); //&thrd_ret：用户定义的指针，用来存储被等待线程结束时返回值；
                /*pthread_join使一个线程等待另一个线程结束。                  
                  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。
                  该函数作用：当thread[no]尚未运行结束时，调用pthread_join()的主进程阻塞，直到thread[no]线程退出，该线程所占据的资源才被释放，主进程才能结束；
                  主进程等待线程运行结束后，pthread_join函数返回0，该线程资源释放；如果出错返回错误码；
           
                */
		if (!res)
		{
			printf("Thread %d joined\n", no);/*该语句打印出来代表thread[no]已经结束运行，释放其占据的资源*/
		}
		else
		{
			printf("Thread %d join failed\n", no);
		}
	}
	
	return 0;        
}

线程之间的同步互斥 

        信号量适用于同时可用的资源是多个

        互斥锁适用于同时可用的资源唯一

互斥锁线程控制

        

互斥锁基本函数

互斥锁初始化	pthread_muttex_init
互斥锁上锁	pthread_muttex_lock
互斥锁判断上锁	pthread_muttex_trylock()
互斥锁解锁	pthread_muttex_unlock
消除互斥锁	pthread_muttex_destroy

        示例代码（是在上一个示例基础上增加了互斥锁的功能）：

        

/* thread_mutex.c */
#include 
#include 
#include 
#define THREAD_NUMBER		3      /*有三个线程*/
#define REPEAT_NUMBER		3      /*每个线程三个任务*/
#define DELAY_TIME_LEVELS	10.0   /*每个线程任务随机等待1-10s*/
pthread_mutex_t mutex;

/**/
void * thrd_func(void *arg)
{
	int thrd_num = (int)arg;
	int delay_time = 0, count = 0;
	int res;
	
	res = pthread_mutex_lock(&mutex); /*上互斥锁，成功返回0，非0值代表失败，并返回出错信息；*/	
	if (res)
	{
        /*上锁失败*/
		printf("Thread %d lock failed\n", thrd_num);	
		pthread_exit(NULL);
	}
    /*上锁成功输出一句线程开始*/	
	printf("Thread %d is starting\n", thrd_num);
    /*三次任务*/
	for (count = 0; count < REPEAT_NUMBER; count++)
	{	
        delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + 1;
		sleep(delay_time);
	    printf("\tThread %d: job %d delay = %d\n", thrd_num, count, delay_time);
	}
    /*线程完成*/
	printf("Thread %d finished\n", thrd_num);
	/*主动停止线程*/	    
	pthread_exit(NULL);
}

int main(void)
{
    /*一些定义*/
	pthread_t thread[THREAD_NUMBER];
	int no = 0, res;
	void * thrd_ret;
	
	srand(time(NULL));
	
    /*互斥锁初始化*/
	pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    /*参数解释：
    &mutex创建互斥锁，都这么写
    NULL表示创建的是快速互斥锁，调用线程会阻塞直至拥有互斥锁的线程解锁为止，知道有这么回事就好            
    */
    
    /*循环创建三个线程*/
	for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)
	{
        /*线程号，默认NULL，线程处理函数，传递参数*/
		res = pthread_create(&thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no);
		if (res != 0)
		{
			printf("Create thread %d failed\n", no);/*报错*/
			exit(res);
		}
	}
	
	printf("Create threads success\n Waiting for threads to finish...\n");/*创建成功，等待线程创建完毕*/

    /*做三次任务，每个线程挂起，防止退出太快*/
	for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)
	{
		res = pthread_join(thread[no], &thrd_ret);
		if (!res)
		{ 
            printf("Thread %d joined\n", no); 
        }
		else
		{  
            printf("Thread %d join failed\n", no); 
        }
		pthread_mutex_unlock(&mutex);/*解开互斥锁*/		
	}	
	pthread_mutex_destroy(&mutex);	/*消除（删除）互斥锁*/
	return 0;        
}

       信号量线程控制

        互斥锁是一种特殊的信号量，互斥锁初始值为1，信号量初始值为0