Linux多任务编程——线程

Posted 2020-08-17 Green

线程基础

　　△ 由于进程的地址空间是私有的，因此在进行上下文切换时，系统开销比较大

　　△ 在同一个进程中创建的线程共享该进程的地址空间

　　△ 通常线程值得是共享相同地址空间的多个任务

　　△ 每个线程的私有这些私有资源：线程ID、PC（程序计数器）和相关寄存器、栈{局部变量，函数返回地址}、错误号、信号掩码和优先级、执行状态和属性

　　△ 线程间同步和互斥机制有：信号量、互斥锁、条件变量

 

1--- 线程相关函数

　　　在Linux中一般通过第三方线程库来实现： 以下主要是 New POSIX Thread Library （NPTL）；

　　　#include <pthread.h>

---

　　　int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*routine)(void *), void *arg);　　　　　　//创建一个新线程

　　　thread：要创建的线程　　　　　　　　attr：指定的线程属性， NULL表示缺省属性　　　　　　　　routine：线程中要执行的函数　　　　　　　　argv：传递给线程执行的函数的参数

　　　返回键　　成功：0　　　　　出错：错误号

---

　　　int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);　　　　//等待一个线程的结束

　　　thread：要等待的线程；　　　　　　　　value_ptr：指针*value_ptr指向线程返回的参数

　　　返回值　　成功：0　　　　　出错：错误号

---

　　　void pthread_exit（void *value_ptr）；　　　　　//退出线程

　　　value_ptr：线程退出时的返回值

---

　　　int pthread_cancel(pthread_t thread);　　　　　　　　//给线程发送终止信号

　　　thread：要发送信号的进程

 

2--- 多线程编程示例

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <pthread.h>
 5 
 6 char message[32] = "Hello world";
 7 void *thread_function(void *arg);
 8 
 9 int main(int argc, char *argv[])
10 {
11     pthread_t a_thread;
12     void *thread_result;
13     
14    if (pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, (void *)message) < 0);            //使用缺省属性创建线程
15    {
16         perror("fail to pthread create");
17         exit(-1);
18     }
19     printf("waiting for thread to finish\\n");
20     if (pthread_join(a_thread, &thread_result) < 0)            //等待线程结束
21     {
22          perror("fail to pthread join");
23          exit(-1); 
24     }
25     printf("MESSAGE is now %s\\n", message);
26 
27     return 0;
28 }
29 
30 void *thread_function(void *arg)
31 {
32  
33     srtcpy(message, "marked by thread");
34     pthread_exit("Thank you for the cpu time");
35 }

 

3--- 编译多线程程序

　　# gcc -o sample sample.c -lpthread -D_REENTRANT

　　-lpthred：；链接pthread库

　　-D_REENTRANT：生成可重入代码

　　pthread_key_create(); 线程私有数据　　unix/linux下线程私有数据实现原理及使用方法

 

4--- 线程池 thread_pool

　　大多数的网络服务器，包括Web服务器都具有一个特点，就是单位时间内必须处理数目巨大的连接请求，但是处理时间却是比较短的。在传统的多线程服务器模型中是这样实现的：一旦有个请求到达，就创建一个新的线程，由该线程执行任务，任务执行完毕之后，线程就退出。这就是"即时创建，即时销毁"的策略。尽管与创建进程相比，创建线程的时间已经大大的缩短，　　但是如果提交给线程的任务是执行时间较短，而且执行次数非常频繁，那么服务器就将处于一个不停的创建线程和销毁线程的状态。这笔开销是不可忽略的，尤其是线程执行的时间非常非常短的情况。

　　线程池就是为了解决上述问题的，它的实现原理是这样的：在应用程序启动之后，就马上创建一定数量的线程，放入空闲的队列中。这些线程都是处于阻塞状态，这些线程只占一点内，不占用CPU。当任务到来后，线程池将选择一个空闲的线程，将任务传入此线程中运行。当所有的线程都处在处理任务的时候，线程池将自动创建一定的数量的新线程，用于处理更多的任务。执行任务完成之后线程并不退出，而是继续在线程池中等待下一次任务。当大部分线程处于阻塞状态时，线程池将自动销毁一部分的线程，回收系统资源。

　　下面是一个简单线程池的实现，这个线程池的代码是我参考网上的一个例子实现的，由于找不到出处了，就没办法注明参考自哪里了。它的方案是这样的：程序启动之前，初始化线程池，启动线程池中的线程，由于还没有任务到来，线程池中的所有线程都处在阻塞状态，当一有任务到达就从线程池中取出一个空闲线程处理，如果所有的线程都处于工作状态，就添加到队列，进行排队。如果队列中的任务个数大于队列的所能容纳的最大数量，那就不能添加任务到队列中，只能等待队列不满才能添加任务到队列中。

　　实现代码：简单Linux线程池　http://www.cnblogs.com/venow/archive/2012/11/22/2779667.html