多线程编程相关API

多线程编程

线程相关的基础概念
轻量级的进程
共享进程的资源
进程和线程的优缺点
启动线程比启动一个进程所花费的空间小 30倍
启动线程的时间 比启动进程的时间小
线程的切换速度要比进程的切换速度快 10倍左右
维护进程花费的内核资源比维护线程大
线程间通讯比进程间通讯更容易
线程的缺点 一死俱死
如何选择使用进程还是线程
1）需要频繁创建销毁 优先使用线程
2）需要大量的计算的时候 优先使用线程
3）强相关的时候优先线程 弱相关使用进程
4）多机用进程 多核线程
5）都满足 用最熟悉的

线程相关的函数

函数的功能：
创建一个线程 (重点)
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
函数的参数
pthread_t *thread, 线程的id
const pthread_attr_t *attr, 线程的属性
分离属性 绑定属性
填NULL 使用默认属性
void *(*start_routine) (void *),：线程的回调函数
void *arg ：传给回调函数的参数
函数的返回值：
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
获取线程的id号
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
pthread_t pthread_self(void);
函数的参数
无
函数的返回值：
返回线程的id号
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由于线程相关的函数是放在外部库里的
所以在编译的时候 必须加上 -lpthread
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线程的执行的特点
1）线程的执行是并发的
2）线程的执行的先后顺序是由cpu的调度算法决定的
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函数的功能：
退出线程的执行 exit
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
void pthread_exit(void *retval);
函数的参数
void *retval:退出的状态
0 正常 其他的异常
函数的返回值：
无
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函数的功能：
等待指定的线程退出
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
函数的参数：
pthread_t thread, 要等待的线程
void **retval 保存退出的状态 一般填NULL
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 错误码
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函数的功能：
取消指定的线程
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_cancel(pthread_t thread);
函数的参数
pthread_t thread：要取消的线程的id
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
退出清理
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *),void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);
函数的参数：
void (*routine)(void *)：退出时执行的回调函数
void *arg ：传给回调函数的参数
int execute：决定退出清理函数是否调用
0：表示不调用
1：表示调用
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# define pthread_cleanup_push(routine,arg)
{ struct _pthread_cleanup_buffer _buffer;
__pthread_cleanup_push (&_buffer, (routine), (arg));
extern void __pthread_cleanup_pop (struct _pthread_cleanup_buffer *buffer,
int execute) attribute_hidden;
# undef pthread_cleanup_pop
# define pthread_cleanup_pop(execute)
__pthread_cleanup_pop (&_buffer, (execute)); }
#endif
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当退出清理函数两个宏之间假如有退出动作的时候
无论execute这个值是否为1 都会被调用
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线程的同步与互斥,相关API

1：为什么要有线程的同步与互斥
实现对临界资源的保护、独占
2：线程的同步与互斥的手段
互斥锁
条件变量
信号灯（类似与进程里的信号量）
3：互斥锁
锁：保护资源
互斥锁
本质上就是一个特殊的结构体
操作系统通过这个结构体模拟出一把锁
互斥锁主要就是用于线程里的资源的保护和独占
互斥锁是具有阻塞性
互斥锁的操作
加锁 解锁
互斥锁的死锁
互斥锁两次加锁
4：互斥锁相关的api
互斥锁的使用步骤
初始化锁
加锁
解锁
销毁锁
函数的功能：
初始化一个互斥锁
函数的头文件
#include
函数的原型
动态初始化
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
静态创建快速锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
函数的参数
pthread_mutex_t *restrict mutex,：互斥锁的核心结构体
只需要定义一个这样的结构体
取地址传进去即可
const pthread_mutexattr_t *restrict attr
锁的类型
NULL：
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
互斥锁的加锁
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
阻塞的申请一个互斥锁 假如申请成功则返回 申请不成功则阻塞
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
非阻塞的申请一个互斥锁 无论申请成功还是不成功都马上返回
函数的参数：
pthread_mutex_t *mutex：互斥锁的核心结构体指针
函数的返回值：
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
互斥锁的解锁
函数头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
函数的参数：
pthread_mutex_t *mutex：互斥锁的核心结构体指针
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
销毁一个互斥锁
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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5：条件变量
条件变量的作用与互斥锁的作用差不多
保护临界资源
条件变量的实现是依赖 互斥锁的
条件变量相关的api
静态创建条件变量
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
函数的功能：
动态的创建条件变量
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);
函数的参数：
pthread_cond_t *restrict cond, 条件变量的核心结构体
const pthread_condattr_t *restrict attr ：固定填NULL
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 错误码
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函数的功能：
阻塞线程
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex);
函数的参数：
pthread_cond_t *restrict cond, 条件变量的核心结构体
pthread_mutex_t *restrict mutex 互斥锁的结构体
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
解除阻塞
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
函数的参数：
pthread_cond_t *cond：条件变量的核心结构体
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
销毁条件变量
函数的头文件
pthread.h
函数的原型
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
函数的参数
pthread_cond_t *cond：条件变量的核心结构体
函数的返回值：
成功返回 0
失败返回 非零
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6：信号灯
本质上也是一个数字
这个数字可以进行加 也可以进行减
加的时候表示是释放信号
减的时候表示消耗信号
当数值是0的时候 表示信号已经被消耗完了不能再被消耗了
函数的功能：
创建信号灯
函数的头文件
#include
函数的原型
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
函数的参数
sem_t *sem, 信号量的核心结构体
int pshared, 固定填 0
unsigned int value 信号量的初始值
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
消耗信号量
函数的头文件
#include
函数的原型
int sem_wait(sem_t *sem);
阻塞的申请一个信号量 假如申请不到则阻塞
假如申请成功则返回
int sem_trywait(sem_t *sem);
非阻塞的申请一个信号量
无论申请成功与否都会马上返回
函数的参数
sem_t *sem：信号灯的核心结构体
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 非零
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函数的功能：
释放一个信号灯
函数的头文件
#include
函数的原型
int sem_post(sem_t *sem);
函数的参数
sem_t *sem：信号灯的核心结构体
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 -1
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函数的功能：
销毁信号灯
函数的头文件
#include
函数的原型
int sem_destroy(sem_t *sem);
函数的参数
sem_t *sem:信号灯的核心结构体
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 -1
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线程间的通讯
1）全局变量
2）特定函数
函数的功能：
给某个线程发送某个特定的信号
函数的头文件
#include
函数的原型
int pthread_kill(pthread_t thread, int sig);
函数的参数
pthread_t thread, 线程的id
int sig 要发送的信号
函数的返回值
成功返回 0
失败返回 错误码