;linux 线程总结

所有线程都有一个线程号，也就是 Thread ID 。其类型为 pthread_t 。通过调用 pthread_self() 函数可以获得自身的线程号 。

下面说一下如何创建一个线程。

通过创建线程，线程将会执行一个线程函数 ，该线程格式必须按照下面来声明：

       void * Thread_Function(void *)

创建线程的函数如下：

       int pthread_create(pthread_t *restrict thread,

              const pthread_attr_t *restrict attr,

              void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);

下面说明一下各个参数的含义：

thread ：所创建的线程号。

attr ：所创建的线程属性，这个将在后面详细说明。

start_routine ：即将运行的线程函数。

art ：传递给线程函数的参数。

下面是一个简单的创建线程例子：

#include <pthread.h> #include <stdio.h> /* Prints x’s to stderr. The parameter is unused. Does not return. */ void* print_xs (void* unused) { while (1) fputc (‘x’, stderr); return NULL; } /* The main program. */ int main () { pthread_t thread_id; /* Create a new thread. The new thread will run the print_xs function. */ pthread_create (&thread_id, NULL, &print_xs , NULL); /* Print o’s continuously to stderr. */ while (1) fputc (‘o’, stderr); return 0; }

在编译的时候需要注意，由于线程创建函数在 libpthread.so 库中 ，所以在编译命令中需要将该库导入。命令如下：

gcc –o createthread –lpthread createthread.c

如果想传递参数给线程函数，可以通过其参数 arg ，其类型是 void * 。如果你需要传递多个参数的话，可以考虑将这些参数组成一个结构体来传递。另外，由于类型是 void * ，所以你的参数不可以被提前释放掉。

下面一个问题和前面创建进程类似，不过带来的问题回避进程要严重得多。如果你的主线程，也就是 main 函数执行的那个线程，在你其他县城推出之前就已经退出，那么带来的 bug 则不可估量。通过 pthread_join 函数会让主线程阻塞，直到所有线程都已经退出。

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

thread ：等待退出线程的线程号。

value_ptr ：退出线程的返回值。

下面一个例子结合上面的内容：

int main () { pthread_t thread1_id; pthread_t thread2_id; struct char_print_parms thread1_args; struct char_print_parms thread2_args; /* Create a new thread to print 30,000 x’s. */ thread1_args.character = ’x’; thread1_args.count = 30000; pthread_create (&thread1_id, NULL, &char_print, &thread1_args); /* Create a new thread to print 20,000 o’s. */ thread2_args.character = ’o’; thread2_args.count = 20000; pthread_create (&thread2_id, NULL, &char_print, &thread2_args); /* Make sure the first thread has finished. */ pthread_join (thread1_id, NULL); /* Make sure the second thread has finished. */ pthread_join (thread2_id, NULL); /* Now we can safely return. */ return 0; }

 

下面说一下前面提到的线程属性。

在我们前面提到，可以通过 pthread_join() 函数来使主线程阻塞等待其他线程退出，这样主线程可以清理其他线程的环境。但是还有一些线程，更喜欢自己来清理退出的状态，他们也不愿意主线程调用 pthread_join 来等待他们。我们将这一类线程的属性称为 detached 。如果我们在调用 pthread_create() 函数的时候将属性设置为 NULL ，则表明我们希望所创建的线程采用默认的属性 ，也就是 jionable 。如果需要将属性设置为 detached ，则参考下面的例子：

#include <stdio.h> #include <pthread.h>     void * start_run(void * arg) {           //do some work }   int main() {         pthread_t thread_id;         pthread_attr_t attr;           pthread_attr_init(&attr);         pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED) ;           pthread_create(&thread_id,&attr,start_run,NULL);           pthread_attr_destroy(&attr);           sleep(5);           exit(0); }

 

在线程设置为 joinable 后，可以调用 pthread_detach() 使之成为 detached 。但是相反的操作则不可以。还有，如果线程已经调用 pthread_join() 后，则再调用 pthread_detach() 则不会有任何效果。

 

线程可以通过自身执行结束来结束，也可以通过调用 pthread_exit() 来结束线程的执行。另外，线程甲可以被线程乙被动结束 。这个通过调用 pthread_cancel() 来达到目的 。

int pthread_cancel(pthread_t thread);

       函数调用成功返回 0 。

 

当然，线程也不是被动的被别人结束。它可以通过设置自身的属性来决定如何结束。

线程的被动结束 分为两种，一种是异步终结 ，另外一种是同步终结 。

异步终结就是当其他线程调用 pthread_cancel 的时候，线程就立刻被结束。

同步终结则不会立刻终结，它会继续运行，直到到达下一个结束点（ cancellation point ）。当一个线程被按照默认的创建方式创建，那么它的属性是同步终结。

通过调用 pthread_setcanceltype() 来设置终结状态。

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

state ：要设置的状态，可以为 PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 或者为 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 。

那么前面提到的结束点又是如何设置了？最常用的创建终结点就是调用 pthread_testcancel() 的地方。该函数除了检查同步终结时的状态，其他什么也不做。

上面一个函数是用来设置终结状态的。还可以通过下面的函数来设置终结类型，即该线程可不可以被终结：

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

       state ：终结状态，可以为 PTHREAD_CANCEL_DISABLE 或者 PTHREAD_CANCEL_ENABLE 。具体什么含义大家可以通过单词意思即可明白。

 

下面说一下线程中特有的线程存储， Thread Specific Data 。 线程存储有什么用了？他是什么意思了？大家都知道，在多线程程序中，所有线程共享程序中的变量。现在有一全局变量，所有线程都可以使用它，改变它的值。而 如果每个线程希望能单独拥有它，那么就需要使用线程存储了。表面上看起来这是一个全局变量，所有线程都可以使用它，而它的值在每一个线程中又是单独存储 的。这就是线程存储的意义。

下面说一下线程存储的具体用法。

l          创建一个类型为 pthread_key_t 类型的变量。

l          调用 pthread_key_create() 来创建该变量。该函数有两个参数，第一个参数就是上面声明的 pthread_key_t 变量，第二个参数是一个清理函数，用来在线程释放该线程存储的时候被调用。该函数指针可以设成 NULL ，这样系统将调用默认的清理函数。

l          当线程中需要存储特殊值的时候，可以调用 pthread_setspcific() 。该函数有两个参数，第一个为前面声明的 pthread_key_t 变量，第二个为 void* 变量，这样你可以存储任何类型的值。

l          如果需要取出所存储的值，调用 pthread_getspecific() 。该函数的参数为前面提到的 pthread_key_t 变量，该函数返回 void * 类型的值。

下面是前面提到的函数的原型：

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);

void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));

下面是一个如何使用线程存储的例子：

#include <malloc.h> #include <pthread.h> #include <stdio.h> /* The key used to associate a log file pointer with each thread. */ static pthread_key_t thread_log_key; /* Write MESSAGE to the log file for the current thread. */ void write_to_thread_log (const char* message) { FILE* thread_log = (FILE*) pthread_getspecific (thread_log_key); fprintf (thread_log, “%s/n”, message); } /* Close the log file pointer THREAD_LOG. */ void close_thread_log (void* thread_log) { fclose ((FILE*) thread_log); } void* thread_function (void* args) { char thread_log_filename[20]; FILE* thread_log; /* Generate the filename for this thread’s log file. */ sprintf (thread_log_filename, “thread%d.log”, (int) pthread_self ()); /* Open the log file. */ thread_log = fopen (thread_log_filename, “w”); /* Store the file pointer in thread-specific data under thread_log_key. */ pthread_setspecific (thread_log_key, thread_log); write_to_thread_log (“Thread starting.”); /* Do work here... */ return NULL; } int main () { int i; pthread_t threads[5]; /* Create a key to associate thread log file pointers in thread-specific data. Use close_thread_log to clean up the file pointers. */ pthread_key_create (&thread_log_key, close_thread_log); /* Create threads to do the work. */ for (i = 0; i < 5; ++i) pthread_create (&(threads[i]), NULL, thread_function, NULL); /* Wait for all threads to finish. */ for (i = 0; i < 5; ++i) pthread_join (threads[i], NULL); return 0; }

 

最后说一下线程的本质。

其实在Linux 中，新建的线程并不是在原先的进程中，而是系统通过一个系统调用clone() 。该系统copy 了一个和原先进程完全一样的进程，并在这个进程中执行线程函数。不过这个copy 过程和fork 不一样。copy 后的进程和原先的进程共享了所有的变量，运行环境。这样，原先进程中的变量变动在copy 后的进程中便能体现出来。