我的物联网之路—Linux中的C编程—多线程编程

Posted 2021-10-18 Zhbk's Iot

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了我的物联网之路—Linux中的C编程—多线程编程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

日期	变更记录
2021-9-29	创建

什么是线程

线程是在共享内存空间种并发的多道执行路径，它们共享一个进程的资源。进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。线程是进程内的基本调度单位，也可以称为轻量级进程

线程分类

1. 用户级线程

2. 核心级线程

线程基本操作

由于线程共享进程的资源和地址空间，因此在对这些资源进行操作时，必须考虑到线程间资源访问的唯一性问题，这里介绍的是POSIX中线程同步的方法，主要有互斥锁和信号量的方式

互斥锁

互斥锁只有两种状态，就是上锁和解锁。互斥锁使得共享资源按序在各个线程中操作。可分为：快速锁、递归互斥锁、检错互斥锁

信号量

信号量也是操作系统中所用到的PV原语，它广泛用于进程或线程间的同步与互斥，本质上是非负的整数计数器，当信号量sem的值大于或等于0时，该线程具有公共资源的访问权限。互斥与同步的区别在于，互斥用的是同一个信号量，同步反之。

Example

线程创建

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
void *pthread_2(void *param)
{
    int i;
    // pthread_cancel(*(pthread_t *)param);
    // 取消th1线程，那么就不会去执行pthread_1函数了
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
         printf("我是线程2:%d\\n", i);
         sleep(1);
         if(i == 5)
         {
            pthread_exit("exit");
         }
    }
}
void *pthread_1(void *param)
{
    pthread_cancel(*(pthread_t *)param);
    // 根据创建线程的函数，会先执行pthread_2一次然后回到pthread_1函数
    // 但是又把th2传过来，把th2线程取消掉
    while (1)
    {
        printf("我是线程1\\n");
        sleep(1);
    }
    
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t th1,th2;
    printf("主进程，下面开始创建线程\\n");
    pthread_create(&th1, NULL, pthread_1, (void *)&th2);
    // 创建线程标识符为th1，pthread_1是线程起始地址
    pthread_create(&th2, NULL, pthread_2, (void *)&th1);
    // 创建线程标识符为th2，pthread_2是线程起始地址，把th1传到pthread_2中
    printf("线程创建结束\\n");
    pthread_join(th1, NULL);
    // 将线程挂起，等待结束
    pthread_join(th2, NULL);
}

互斥锁

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 
// 互斥锁
// 创建快速互斥锁
int flag = 0;
void *pthread_2(void *param)
{
    int i;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 锁住线程资源
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
         printf("我是线程2:%d\\n", i);
         sleep(1);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    // 解锁
}
void *pthread_1(void *param)
{
    int i;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
         printf("我是线程1:%d\\n", i);
         sleep(1);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t th1,th2;
    //pthread_mutex_init(&mutex, PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER);
    printf("主进程，下面开始创建线程\\n");
    pthread_create(&th1, NULL, pthread_1, NULL);
    pthread_create(&th2, NULL, pthread_2, (void *)&th1);
    // 会先去执行th1的线程
    printf("线程创建结束\\n");
    pthread_join(th1, NULL);
    // 将线程吊起
    pthread_join(th2, NULL);
}

信号量

信号量互斥

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#include <semaphore.h>

sem_t sem;

//sem信号量实现三个线程互斥
void *pthread_3(void *param)
{
    int i;
    sem_wait(&sem); //sem = sem -1;  
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
         printf("我是线程3:%d\\n", i);
         sleep(1);
    }
    sem_post(&sem);  //sem = sem + 1; 

}

void *pthread_2(void *param)
{
    int i;
    sem_wait(&sem); //sem = sem -1;  
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
         printf("我是线程2:%d\\n", i);
         sleep(1);
    }
    sem_post(&sem);  //sem = sem + 1; 
}

void *pthread_1(void *param)
{
    int i;
    sem_wait(&sem);  //sem = sem -1;  
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
         printf("我是线程1:%d\\n", i);
         sleep(1);
    }
    sem_post(&sem);  //sem = sem + 1; 
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t th1,th2, th3;
    sem_init(&sem, 0, 1);
    // 信号量初始化1
    printf("主进程，下面开始创建线程\\n");
    pthread_create(&th1, NULL, pthread_1, NULL);
    pthread_create(&th2, NULL, pthread_2, NULL);
    // 首先去执行th1线程
    pthread_create(&th3, NULL, pthread_3, NULL);
    printf("线程创建结束\\n");
    pthread_join(th1, NULL);
    // 将线程掉起
    pthread_join(th2, NULL);
    pthread_join(th3, NULL);
}

信号量同步

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#include <semaphore.h>

sem_t sem1, sem2, sem3;

//3个线程1，2，3
//执行顺序 3 1 2
void *pthread_3(void *param)
{
    int i;
    sem_wait(&sem1); //sem = sem -1;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("我是线程3:%d\\n", i);
        sleep(1);
    }
    sem_post(&sem3); //sem = sem + 1;
}

void *pthread_2(void *param)
{
    int i;
    sem_wait(&sem2); //sem = sem -1;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("我是线程2:%d\\n", i);
        sleep(1);
    }
    sem_post(&sem1); //sem = sem + 1;
}

void *pthread_1(void *param)
{
    int i;
    sem_wait(&sem3); //sem = sem -1;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("我是线程1:%d\\n", i);
        sleep(1);
    }
    sem_post(&sem2); //sem = sem + 1;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t th1, th2, th3;

    sem_init(&sem1, 0, 1);
    sem_init(&sem2, 0, 0);
    sem_init(&sem3, 0, 0);
    printf("主进程，下面开始创建线程\\n");
    pthread_create(&th1, NULL, pthread_1, NULL);
    pthread_create(&th2, NULL, pthread_2, NULL);
    pthread_create(&th3, NULL, pthread_3, NULL);
    // 初始化后，sem1 = 0 ,sem2 ,sem3 =-1
    printf("线程创建结束\\n");

    pthread_join(th1, NULL);
    pthread_join(th2, NULL);
    pthread_join(th3, NULL);
}