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標題: Linux多線程及線程間同步 [打印本頁]
作者: 技術小白    時間: 2017-9-9 09:41
標題: Linux多線程及線程間同步
1、進程和線程的區(qū)別
進程的目的就是擔當分配系統(tǒng)資源（CPU時間、內(nèi)存等）的基本單位。線程是進程的一個執(zhí)行流，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。一個進程由幾個線程組成,線程與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。

地址空間：進程有獨立的地址空間，包括文本區(qū)域（text region）、數(shù)據(jù)區(qū)域（data region）和堆棧（stack region）;一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產(chǎn)生影響；線程只是一個進程中的不同執(zhí)行路徑，線程有自己的堆棧和局部變量(在運行中必不可少的資源)，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進程死掉。同一進程內(nèi)的線程共享進程的地址空間。

通信：進程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進行通信——需要進程同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

調(diào)度和切換：線程上下文切換比進程上下文切換要快得多。

在多線程OS中，進程不是一個可執(zhí)行的實體。

地址空間:進程內(nèi)的一個執(zhí)行單元;進程至少有一個線程;它們共享進程的地址空間;而進程有自己獨立的地址空間;

資源擁有:進程是資源分配和擁有的單位,同一個進程內(nèi)的線程共享進程的資源

線程是處理器調(diào)度的基本單位,但進程不是.

二者均可并發(fā)執(zhí)行.

2、使用線程原因
    在Linux系統(tǒng)下，啟動一個新的進程必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務工作方式。而運行于一個進程中的多個線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分數(shù)據(jù)，啟動一個線程所花費的空間遠遠小于啟動一個進程所花費的空間，而且，線程間彼此切換所需的時間也遠遠小于進程間切換所需要的時間。
    線程間方便的通信機制。對不同進程來說，它們具有獨立的數(shù)據(jù)空間，要進行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。線程則不然，由于同一進程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。


3、線程操作的函數(shù)
#include   
int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*func) (void *), void *arg);
int pthread_join (pthread_t tid, void ** status);
pthread_t pthread_self (void);
int pthread_detach (pthread_t tid);
void pthread_exit (void *status);

pthread_create：用于創(chuàng)建一個線程，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。
pthread_t *tid：線程id的類型為pthread_t，通常為無符號整型，當調(diào)用pthread_create成功時，通過*tid指針返回。

const pthread_attr_t *attr：指定創(chuàng)建線程的屬性，如線程優(yōu)先級、初始棧大小、是否為守護進程等。可以使用NULL來使用默認值，通常情況下我們都是使用默認值。

void *(*func) (void *)：函數(shù)指針func，指定當新的線程創(chuàng)建之后，將執(zhí)行的函數(shù)。

void *arg：線程將執(zhí)行的函數(shù)的參數(shù)。如果想傳遞多個參數(shù)，請將它們封裝在一個結構體中。

pthread_join：用于等待某個線程退出，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。
pthread_t tid：指定要等待的線程ID

void ** status：如果不為NULL，那么線程的返回值存儲在status指向的空間中（這就是為什么status是二級指針的原因！這種才參數(shù)也稱為“值-結果”參數(shù)）。

pthread_self：用于返回當前線程的ID。
pthread_detach：用于是指定線程變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，就像進程脫離終端而變?yōu)楹笈_進程類似。成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。變?yōu)榉蛛x狀態(tài)的線程，如果線程退出，它的所有資源將全部釋放。而如果不是分離狀態(tài)，線程必須保留它的線程ID，退出狀態(tài)直到其它線程對它調(diào)用了pthread_join。
pthread_exit用于終止線程，可以指定返回值，以便其他線程通過pthread_join函數(shù)獲取該線程的返回值。
void *status：指針線程終止的返回值。

4、線程間互斥
    使用互斥鎖（互斥）可以使線程按順序執(zhí)行。通常，互斥鎖通過確保一次只有一個線程執(zhí)行代碼的臨界段來同步多個線程。互斥鎖還可以保護單線程代碼。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mptr);  
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mptr);

先聲明一個pthread_mutex_t類型的變量，用作下面兩個函數(shù)的參數(shù)。在對臨界資源進行操作之前需要pthread_mutex_lock先加鎖，操作完之后pthread_mutex_unlock再解鎖。


5、線程間同步
條件變量：使用條件變量可以以原子方式阻塞線程，直到某個特定條件為真為止。條件變量始終與互斥鎖一起使用。對條件的測試是在互斥鎖（互斥）的保護下進行的。
#include   
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr);  
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cptr);  
//Both return: 0 if OK, positive Exxx value on error

pthread_cond_wait用于等待某個特定的條件為真，pthread_cond_signal用于通知阻塞的線程某個特定的條件為真了。在調(diào)用者兩個函數(shù)之前需要聲明一個pthread_cond_t類型的變量，用于這兩個函數(shù)的參數(shù)。
/*
是否熟悉POSIX多線程編程技術？如熟悉，編寫程序完成如下功能：
  1）有一int型全局變量g_Flag初始值為0；
  2）在主線稱中起動線程1，打印“this is thread1”，并將g_Flag設置為1
  3）在主線稱中啟動線程2，打印“this is thread2”，并將g_Flag設置為2
  4）線程序1需要在線程2退出后才能退出
  5）主線程在檢測到g_Flag從1變?yōu)?，或者從2變?yōu)?的時候退出



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