linux线程

Posted 2020-08-26 学无止境

线程：轻量级进程，在资源、数据方面不需要进行复制

           不间断地跟踪指令执行的路径被称为执行路线

 

 进程的结构：task_struck；地址空间

 线程：轻量级的进程

       在同一个进程中创建的线程，在共享进程的地址空间

   在linux里用task_struct来描述一个线程，进程和线程都参与统一的调度

 线程是共享相同地址空间的多个任务

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     一个进程中的多个线程共享以下资源：

    1.代码段/指令

** 2.静态数据（全局变量、静态变量）

3.进程中打开的文件描述符

4.信号处理函数

5.当前工作目录

6.用户id：uid

7.组id：gid

  

 每个线程私有的资源如下：

    1.线程id：tid

2.程序计数器（PC）和寄存器

** 3.栈/堆栈（stack）：局部变量

4.错误码（errno）

5.信号掩码

6.执行状态和属性

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    创建线程：

         int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);

            thread：创建的线程的id号

attr：指定线程的属性，NULL-----表示使用缺省属性，默认

start_routine：线程执行的函数         

  void *(*start_routine) (void *)--------------参数和返回值都被定义为类型是void*的指针，以允许他们指向任何类型的值

arg：传递给线程执行的函数的参数

 

删除线程/线程退出：

         void pthread_exit(void *retval);

     retval：线程退出时，返回值的地址

 

控制线程：等待一个线程结束/以阻塞的方式等待线程的结束

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

   thread：要等待的进程

   retval：指向线程返回值的地址,不需要的话---NULL

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|    在进行多线程编程时，一般主线程初始化/创建其他线程后，不做任何操作，调用pthread_join等待线程结束 |

| 因为若主线程有操作的话，可能因为操作失误而关闭进程，这样就会影响其他的线程操作                   |

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线程间互斥和同步：

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  线程间同步(条件变量)：

     条件变量是线程的一种同步机制。

 条件变量给多个线程提供一个汇合的场所

 条件变量是公共资源，条件变量与互斥锁一起使用，允许线程以没有竞争的方式等待特定的条件发生。

 条件变量是由互斥锁进行保护的。线程在改变条件变量的状态之前，必须先锁住互斥锁。

          

    初始化条件变量：   

  int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);

     attr---->条件变量的属性

 NULL---->默认属性

  或者

  pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

    等待条件变量：

      int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex);

     功能：1.先解锁

       2.暂停该线程

唤醒条件变量：

      int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

     功能：使一个由cond阻塞的线程运行

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  线程间互斥：引入互斥锁（mutual exclusion）目的是用来保证共享数据操作的完整性和正确性

 

    互斥锁：主要用来保护临界资源。每个临界资源都由一个互斥锁来保护，任何时候最多只有一个线程能访问临界资源。进程必须要先获得互斥锁才能访问临界资源，访问完临界资源后释放互斥锁。如果无法获得互斥锁，线程就会阻塞/等待，直到获得锁为止。

 

           初始化互斥锁：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

                    mutex----------互斥锁

attr----------互斥锁的属性，NULL---表示缺省/默认属性

 或者

 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

   加锁：等待互斥锁解开然后再锁住互斥锁

        int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

   解锁：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

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    信号量：bijkstra算法

   信号量也是一种同步的机制

   由信号量来决定线程是继续运行还是阻塞等待

 

   信号量代表一类资源，他的值表示系统中该资源的数量

   信号量是受保护的变量，只能通过函数来访问

 

   初始化信号量：

        int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

   sem：初始化的信号量

   pshared：信号量的共享范围，0-----线程之间   !0------进程之间

   value：信号量的初始值

 

      申请资源（ P 操作）：

 if(信号量 > 0)

 {

  信号量-1；

  申请资源的任务继续运行；

 }else

 {

申请资源的任务阻塞等待；

 }

 

   int sem_wait(sem_t *sem);

   int sem_trywait(sem_t *sem);

   int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);

 

  释放资源（ V 操作)：

     if(没有任务等待资源)

 {

  信号量+1；

 }else

 {

  唤醒第一个等待的任务，让这个任务继续运行；

 }

 

  int sem_post(sem_t *sem);   //唤醒信号量

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   Posix 定义的信号量：

   **   无名信号量

有名信号量