linux多线程编程学习心得

 

网上有一篇《Linux下的多线程编程》介绍的比较详细，细读了一遍，颇有收获！

linux下的多线程模型：

可用getconf -a | grep GNU_LIBPTHREAD_VERSION查看，我的机器用的是redhat公司研发的NPTL 2.3.4。

 

pthread实现的简单说明：

pthread的实现通过系统调用clone()来实现。顺便说一下fork/vfork/clone三者的区别（底层均调用do_fork函数）：

 

1. fork：完全复制，深度拷贝，使用copy-on-write技术。父子进程同时执行，均不阻塞。“是unix内核创建一个新进程的唯一方法（不包括交换进程、init进程和页精灵进程，这些进程是由内核作为自举过程的一部分以特殊方式创建的）。”----摘自《unix高级环境编程8.3节》

 

2. vfork：共享地址空间，子进程先运行，直到它调用exit或者exec后父进程才运行。

 

3. clone：定制性创建进程（或线程）。linux下的pthread就是通过系统调用clone来实现的。共享内存(CLONE_VM)、文件系统访问计数(CLONE_FS)、文件描述符表(CLONE_FILES)、信号处理方式(CLONE_SIGHAND)。

pthread函数族

很多函数直接man看一下就知道函数是干嘛的，有什么用，这里我只拣几个说说：

 

1.pthread_exit 和pthread_join合用，取得子线程的返回码：

线程中止，可以：在线程函数中return；被同一进程中的另外线程cancel掉；线程调用pthread_exit函数。

 

1.1 线程函数return：

A* fun(){A* a = new A(); return a;} A* a; pthread_join(pthread,(void**)(&a)); 

1.2 被cancel掉：

调用pthread_cancel，非阻塞调用，应该是向内核一级发送cancel信号。如何处理cancel信号，则由目标线程自己决定：立即终止、忽略、继续运行至cancel_point（默认方式）。

根 据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、 pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及read()、write()等会引起阻塞的系 统调用都是Cancelation-point，而其他pthread函数都不会引起Cancelation动作。但是pthread_cancel的手 册页声称，由于LinuxThread库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是Cancelation-point；但CANCEL信号会使线程从阻 塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码，因此可以在需要作为Cancelation-point的系统调用前后调用 pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标，即如下代码段：

pthread_testcancel();    retcode = read(fd, buffer, length);    pthread_testcancel();

如果被cancel掉，pthread_join得到的返回值就是PTHREAD_CANCELLED(-1)

void* fun(){pthread_testcancel();} pthread_cancel(pth); int* p = new int; pthread_join(pth, (void**)(p)); 

1.3 调用pthread_exit

pthread_exit((void*)10);

2. 线程创建时的属性设置pthread_create第二个参数

pthread_attr_t：主要包括作用域、是否分离、堆栈地址、堆栈大小、优先级等。

 

typedef struct { int detachstate; 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; 堆栈的地址集 void * stackaddr; 线程栈的位置 size_t stacksize; 线程栈的大小 }pthread_attr_t; （见多线程编程—线程属性）

 

2.1  作用域：

 

pthread_attr_setscope(&attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM|PTHREAD_SCOPE_PROCESS);

这里准确的理解，应该是定义线程争夺资源的scope（系统级or进程级）：The  contentionscope attribute may have the values PTHREAD_SCOPE_SYSTEM, signifying system scheduling contention scope, or PTHREAD_SCOPE_PROCESS, signifying process scheduling contention scope

 

2.2 是否分离：

 

线程的分离状态，决定一个线程以什么样的方式终止自己。默认的非分离状态(PTHREAD _CREATE_JOINABLE)下，只有当pthread_join函数返回以后，创建线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源，否则会造成内存的泄露。分离状态(PTHREAD_CREATE_DETACHED)下，线程运行结束，立即释放系统资源，没有被其他线程等待。

注意：在分离状态下，线程有可能在pthread_create函数返回前就结束，并且有可能将线程号和系统资源移交给其他线程，这样，pthread_create返回得到的线程id就是错误的。可以使用线程同步机制来避免这种情况！

 

2.3 堆栈地址：

 

可以设置线程的堆栈在用户自己申请的堆栈地址中运行。

 

2.4 堆栈大小：

 

ulimit -a可以看到stack的大小限制，在线程属性里设置堆栈大小，可以突破这个限制。相应的，还有设置警戒缓冲区大小的pthread_attr_setguardsize函数。

 

2.5  优先级（调度参数）:

系统支持的最大和最小优先权值可以用sched_get_priority_max函数和sched_get_priority_min函数分别得到。如果不是编写实时程序，不建议修改。因为，调度策略是一件非常复杂的事情，如果不正确使用会导致程序错误，从而导致死锁等问题。如：在多线程应用程序中为线程设置不同的优先级别，有可能因为共享资源而导致优先级倒置。

 

3.pthread的TSD（线程特有数据）

 

线程的私有全局变量（同名不同地址）。仅在某个线程中有效，但可以跨多个函数使用。比如常见的errno就是一个TSD。pthread_key_delete用来删除一个键，这个键占用的内存将被释放，但是，它并不释放该键关联的线程数据所占用的资源，也不会触发pthread_key_create中定义的destructor函数。详见：《posix线程编程指南》

pthread实例分析

1、  内存泄露：

 

源码：

char* url = new char[100]; int ret = pthread_create(&pt, NULL, sendurl, url); void* sendurl(void*url) { char* purl = (char*) url; // do something delete [] purl; return NULL; } 

分析：很显然，有内存泄露，既没有设置线程的分离属性，也没有使用pthread_join等待线程结束。

 

解决：

 

可以设置线程的分离属性：

pthread_t pt; pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr); pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); int ret = pthread_create(&pt, &attr, CntServer::SendUrl, url); pthread_attr_destroy (&attr); 

 

或者实现自我分离：

在线程函数中pthread_detach(pthread_self());

注意：The effect of multiple pthread_detach() calls on the same target thread is       unspecified.

 

或者使用pthread_join等待

pthread_join(pt, NULL);

2、  对死循环的子线程进行停止操作

 

设置线程对cancel信号的处理方式

pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);      //允许退出线程  

设置立即取消或者延迟取消

 pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, NULL);        //设置立即取消

pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, NULL);             //设置延迟取消

注意，延迟取消需要设置cancel_point(可增加pthread_testcancel)

使用pthread_cancel发送cancel信号

pthread_cancel(pthread);