Linux 多線程

来源:https://www.cnblogs.com/chu-yi/archive/2018/11/03/9843179.html
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1，概念： 進程：一個正在執行的程式，他是資源分配的最小單位。進程中的事情語言按照一定順序逐一進行 線程：又稱輕量級線程，程式執行的最小單位，系統獨立調度和分派CPU的基本單位，他是進程中一個實體，一個進程中可以有多個線程，這些線程共用進程的所有資 源，線程本身只包含一點必不可少的資源。 併發：指在 ...


　　

　　

1，概念：

　　進程：一個正在執行的程式，他是資源分配的最小單位。進程中的事情語言按照一定順序逐一進行

　　線程：又稱輕量級線程，程式執行的最小單位，系統獨立調度和分派CPU的基本單位，他是進程中一個實體，一個進程中可以有多個線程，這些線程共用進程的所有資　　　　　　　　　　　　　　　　源，線程本身只包含一點必不可少的資源。

　　併發：指在同一時刻，只能有執行一條指令，但多個線程指令被快速輪換執行，使得巨集觀上具有多個進程同時執行的效果 。   （看起來同時發生，針對單核）

　　並行：指在同一時刻，有多條指令在多個處理器上同時執行。 （真正的同時發生）

　　同步：彼此有依賴關係的調用不應該“同時發生”，而同步就是阻止那些“同時發生”的事情

　　非同步：與同步相對，任何兩個彼此獨立的操作時非同步的，它表明事情獨立發生

 

多線程的優勢：

　　1）在多處理器中開發程式的並行性

　　2）在等待慢速IO操作時，程式可以執行其他操作，提高併發性

　　3）模塊化的編程，能更清晰的表達程式中獨立事件的關係，結構清晰

　　4）占用較少的系統資源

　　多線程不一定要多處理器

 

線程創造 獲取ID，生命周期
線程式控制制 終止、連接、取消、發送信號、清除操作
線程同步 互斥量、讀寫鎖、條件變數
線程高級控制 一次性初始化、線程屬性、同步屬性、私有數據、安全的fork()

 

2，線程的基本控制

　　創建新線程

　　　　線程ID

  線程 進程
標識符類型 pthread_t pid_t
獲取ID pthread_seif() getpid()
創建 pthread_create() fork()

　　　　　　pthread_t　：　結構體　　　　unsigned long int   (linux 中提高移植性)        /usr/include/bits/pthreadtypes.h

　　　　

　　　　　　　獲取線程ID　：　ｐthread_self()

　　　　　　　　　頭文件: #include <pthread.h>

　　　　　　　　　函數:    pthread_t  pthread_seif();

　　　　　　　　　返回值 :  線程ID

　　　　　　　編譯鏈接時需要用到線程庫  -pthread         ::gcc -pthread  (用到線程都要用)

 

　　　　創建線程：ptnread_create()

　　　　　　　　函數：  int  ptnread_create ( ptnread_t *restrict tidp, const ptnread_attr_t *restrict attr , void *(*start_routine)(void *) , void *restrict arg)

　　　　　　　　參數：  第一個參數： 新線程的ID，如果成功則新線程的ID回填充到tipe 指向的記憶體

　　　　　　　　　　　 第二個參數 ： 線程屬性 （調整策略，繼承性，分離性...）

　　　　　　　　　　　  第三個參數 ： 回調函數  （新線程要執行的函數）

　　　　　　　　　　　  第四個參數  ： 回調函數的參數

　　　　　　　　返回值 ： 成功   0  ；  失敗則返回錯誤碼　　

 　　　　　　　編譯時需要連接庫　　-pthread　　 主線程結束後必須有延時讓其創建新線程，不然主進程直接被返回。方法用延時或者 下述2

 

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <pthread.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <unistd.h>
 5 #include <sys/types.h>
 6 #include <string.h>
 7 void print_id(char *s)
 8 {
 9    pid_t pid;
10    pthread_t tid;
11 
12    pid = getpid();
13    tid = pthread_self();
14 
15   printf("%s pid is %u,the tid is %lu\n",s,pid,tid);
16 
17 }
18 
19 void *thread_fun (void *arg)
20 {
21    print_id(arg);
22    return (void *)0;
23 }
24 
25 int main()
26 {
27    pthread_t ntid;
28    int err;
29 
30    err = pthread_create (&ntid, NULL , thread_fun ,"new thread");
31 
32    if(err!=0)
33    {
34         printf("create new thread failure\n");
35         return 0;
36     }
37 //      printf("create new thread sucess\n");
38         print_id("main thread:");
39         sleep(2);
40         return 0;
41 }
42 ~  
43 
44 結果：
45 main thread: pid is 2833,the tid is 3076491008
46 new thread pid is 2833,the tid is 3076488000
進程創建　　　　

 

　　線程的生命周期

　　

　　　　　　1，當C程式運行時，首先運行main()函數；線上程代碼中，這個特殊的執行流被稱為初始線程或者主線程。可以在初始線程中做任何普通線程可以做的事情

　　　　　　2，主線程的特殊性在於，它在main() 函數返回的時候，會導致進程的結束，進程內所有的線程也將會結束。為了避免這種情況，需要在主線程中調用  pthread_exit() 函數，這樣進程就會等所有線程結束時才終止。

　　　　　　3，主線程接收參數的方式是通過argc 和argv[] ；而普通線程只有一個參數 void*

　　　　　　4，絕大多數情況下，主線程在預設堆棧上運行，這個堆棧可以 延長，而普通線程的堆棧會收到限制，一旦溢出就會出錯

 

　　　　　　5，主線程是隨著進程的創建而創建，其他線程可以通過調用函數來創建  ，主要為 pthread_create();

　　　　　　6，新線程可能在當前線程從函數  pthread_cteate ()  返回之前就已經開始運行，甚至可能在返回之前就已經運行完畢

 1 #include "stdio.h"
 2 #include "pthread.h"
 3 #include "stdlib.h"
 4 #include "unistd.h"
 5 #include "sys/types.h"
 6 #include "string.h"
 7 
 8 struct student
 9 {
10    int age;
11    char name[20];
12    char id[5];
13 };
14 
15 void *thread(void *s)
16 {
17 
18    printf("student age is %d,name is %s,id is %s\n",((struct student *)s)->age,((struct student *)s)->name,((struct student *)s)->id);
19    return (void *)0;
20 
21 }
22 
23 
24 int main(int argc,char *argv[])
25 {
26 
27     pthread_t tid;
28     int err;
29 
30 
31      struct student stu;
32       stu.age =20;
33       memcpy(stu.name , "zhangsan" , 20);
34       memcpy(stu.id , "0001" , 5);
35     err = pthread_create(&tid , NULL , thread , (void *)(&stu));
36    if(err != 0)
37       {
38 
39         printf("creat new thread failure\n");
40         return 0;
41 
42         }
43     int i;
44         for(i=0;i<argc;i++)
45         {
46              printf("main thread args is %s\n",argv[i]);
47 
48         }
49         sleep(1);
50         return 0;
51 
52 }
53 ~ 
54 結果：
55 root@ubuntu:/home/xiaozhao# gcc -pthread b.c -o b
56 root@ubuntu:/home/xiaozhao# ./b 21  32 42
57 main thread args is ./b
58 main thread args is 21
59 main thread args is 32
60 main thread args is 42
61 student age is 20,name is zhangsan,id is 0001
驗證主進程的特殊

 

 1 #include "stdio.h"
 2 #include "pthread.h"
 3 #include "stdlib.h"
 4 #include "unistd.h"
 5 #include "sys/types.h"
 6 #include "string.h"
 7 
 8 void *thread(void *s)
 9 {
10    int i=0;
11         while(1)
12 {
13    if(i%2 ==1)
14 
15    printf("new thread is %d\n",i);
16     i++;
17    sleep(1);
18 }
19    return (void *)0;
20 
21 }
22 
23 
24 int main(int argc,char *argv[])
25 {
26 
27     pthread_t tid;
28     int err;
29 
30     err = pthread_create(&tid , NULL , thread , "new thread");
31    if(err != 0)
32       {
33 
34         printf("creat new thread failure\n");
35         return 0;
36       }
37     int i=0;
38         while(i<10)
39         {
40         if(i%2 == 0)
41         printf( "main thread is %d\n",i);
42         i++;
43         sleep(1);
44         }
45         return 0;
46 
47 }
48 
49 
50 結果：
51 root@ubuntu:/home/xiaozhao# ./c
52 main thread is 0
53 new thread is 1
54 main thread is 2
55 new thread is 3
56 main thread is 4
57 new thread is 5
58 main thread is 6
59 new thread is 7
60 main thread is 8
61 new thread is 9
62 
63 
64 
65 
66 註意：
67  主線程迴圈結束，新線程也被結束；而新線程迴圈結束，不會影響主線程
68
主線程和新線程交替列印奇偶

 

　　　

　　　　線程的四個狀態

　　　　　　　　　就緒： 當線程剛被創建處於就緒狀態，或者當線程解除阻塞以後也會處於就緒狀態。就緒的線程在等待一個可用的處理器，當一個運行的線程被搶占時，它立即又回到就緒狀態

　　　　　　　　　運行 ：線程正在運行，在多核系統中，可能同時又多個線程在運行

　　　　　　　　　阻塞： 線程在等待處理器意外的其他條件（試圖加鎖一個已經被鎖住的互斥量，等待某個條件變數，調用singwait 等待尚未發生的信號，執行無法完成的I\O信號，由於記憶體錯誤）

　　　　　　　　    終止： 線程從啟動函數中返回，或者調用 pthread_exit（） 函數，或者被取消

 

　　　　回收

　　　　　　　　   線程的分離屬性：

　　　　　　　　　　分離一個正在運行的線程並不影響它，僅僅是通知當前系統該線程結束的時，其所屬的資源可以回收，一個沒有被分離的線程在終止時會保留其虛擬記憶體，包括他們的堆棧和其他系統資源，有時這種線程被稱為“僵屍進程”。創建線程時預設時非分離的。

　　　　　　　　　　如果線程具有分離屬性，線程終止時會被立刻回收，回收將釋放掉所有線上程終止時未被釋放的系統資源和進程資源，包括保存線程返回值的記憶體空間、堆棧、保存寄存器的記憶體空間等

　　　　　　　　　　終止被分離的線程會釋放所有的系統資源，但是必須釋放有該線程占有的程式資源。由malloc() 或 mmap()  分配的記憶體可以在任何時候由任何線程釋放，條件變數、互斥量、信號燈可以由任何線程銷毀，只要他們被解鎖了或者沒有線程等待，但是只有互斥量的主人才能解鎖它，所以線上程終止前，需要解鎖互斥量

 

*********************************************************************************************************************************

 

　　線程終止

　　　　1， 如果進程中的任意一個線程調用了exit() , _Exit ,_exit ， 那麼整個進程就會終止

　　　　2，不終止進程的退出方式：

　　　　　　普通的單個線程有以下三種方式退出，不會終止進程：

  • 　　從啟動歷程中返回，返回值是線程的退出碼    return
  •        線程可以被同一進程中的其他線程取消
  •        線程調用pthread_exit(void *rval) 函數，rval 是退出碼
 1 #include "stdio.h"
 2 #include "pthread.h"
 3 #include "stdlib.h"
 4 #include "unistd.h"
 5 #include "sys/types.h"
 6 #include "string.h"
 7 
 8 void *thread_fun (void *s)
 9 {
10   if(strcmp("1",(char *)s)==0)
11              return (void *)1;
12 
13   if(strcmp("2",(char *)s)==0)
14                 pthread_exit((void *)2);
15 
16   if(strcmp("3",(char *)s)==0)
17                exit(3);
18 }
19 
20 
21 int main(int argc, char *argv[])
22 {
23      pthread_t tid;
24      int err;
25 
26      err = pthread_create (&tid , NULL , thread_fun , (void *)argv[1]);
27      if (err !=0)
28     {
29       printf("create new thread failure\n");
30        return 0;
31     }
32       sleep(1);
33       printf("my is main thread\n");
34       return 0;
35 
36 }
37 結果：
38 root@ubuntu:/home/xiaozhao# ./d 1
39 my is main thread
40 root@ubuntu:/home/xiaozhao# ./d 2
41 my is main thread
42 root@ubuntu:/home/xiaozhao# ./d 3
43 root@ubuntu:/home/xiaozhao# 
44 
45 
46 說明：exit()會直接導致進程退出，而前兩種不會
三種退出方式

 

 

　　線程連接(一個進程等待另一個進程完成在結束)

　　　　　　int  pthread_join (pthread_t tid ,  void **rval)

  • 　　　　　　調用該函數的線程會一直阻塞，直到指定的線程tid 調用  pthread_exit () ; 從啟動歷程返回或者被取消
  •                       參數tid 就是指定線程的ID
  •                       參數ravl  是指定線程的返回碼，如果線程被取消，那麼ravl 被置為  PTHREAD_CANCELED
  •                       該函數調用成功會返回0，失敗返回錯誤碼

 

　　　　　　調用pthread_join 會使指定的線程處於分離狀態，如果指定線程已經處於分離狀態，那麼調用就會失敗

　　　　　　pthread_detach () 可以分離一個線程，線程可以自己分離自己

　　　　　　int pthread_datach (pthread_t  thread);

　　　　　   成功返回0 ；  失敗返回錯誤碼

 

 1 #include "apb.h"
 2 
 3 void *thread_fun1 (void *s)
 4 {
 5  printf("my is new thread1\n");
 6  return (void *)1;
 7 
 8 }
 9 
10 void *thread_fun2 (void *s)
11 {
12 
13  printf("my is new thread2\n");
14  pthread_detach(pthread_self());
15  pthread_exit((void *)2);
16 }
17 
18 int main()
19 {
20    int err1,err2;
21    pthread_t tid1,tid2;
22    void *rval1,*rval2;
23 
24   
25    err1 = pthread_create (&tid1 , NULL , thread_fun1 , NULL );
26    sleep(1);
27    err2 = pthread_create (&tid2 , NULL , thread_fun2 , NULL );
28    sleep(1);
29    if( err1 || err2 )
30         {
31           printf("create new thread failure\n");
32           return 0;
33         }
34 
35    printf("my is main thread\n");
36    printf("join rval1 is %d\n",pthread_join(tid1,&rval1));
37    printf("join rval2 is %d\n",pthread_join(tid2,&rval2));
38 
39    printf("thread1 exit is %d\n",(int )rval1);
40     printf("thread2 exit is %d\n",(int )rval2);
41 
42 
43 return 0;
44 }
45 ~   
46 
47 結果：
48 my is new thread1
49 my is new thread2
50 my is main thread
51 join rval1 is 0
52 join rval2 is 22
53 thread1 exit is 1
54 thread2 exit is -1216983040
55 
56 問題：
57 如果創建之後不加延時，線程二會比線程一早完成，輸出早。。目前不知原因及解決辦法
58 my is main thread
59 my is new thread2
60 my is new thread1
61 join rval1 is 0
62 join rval2 is 22
63 thread1 exit is 1
64 thread2 exit is -1216983040
連接，分離

 

 

  　  線程取消

　　　　取消函數

　　　　　　int  pthread_cancel (pthread_t tid);

　　　　　　取消tid指定的線程，成功返回0.但是取消只是發送一個請求，並不意味著等待線程終止，而且發送成功也不意味著tid一定會終止。

 

　　　　取消狀態　

　　　　　　取消狀態就是線程對取消信號的處理方式，忽略或者響應。線程創建時預設響應取消信號

　　　　　　int  pthread_setcancelstate (int state , int *oldstate);

　　　　　　　　設置本線程對cancel 信號的反應，state有兩種值 ：  PTHREAD_CANCEL_ENABLE（預設）和PTHREAD_CANCEL_DISABLE。。分別表示收到信號後設為CANCLED狀態和忽略CANCEL信號 繼續運行；old_state 如果不為NULL ，則存入原來的CANCEL 狀態以便恢復

 

　　　　取消類型

　　　　　　取消類型時線程對取消信號的響應方式，立即取消或者延時取消。線程創建時預設為延時取消

　　　　　　　　int  pthread_setcanceltype (int type , int *oldtype);

　　　　　　設置本線程取消動作的執行時機，type由兩種取值： PTHREAD_CANCEL_DEFFERED   和   PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS  ,  僅當cancel  狀態 為ENABLE時有效，分別表示收到信號後繼續運行至下一個取消點再退出，和 立即執行取消動作 （退出）；  oldtype  如果不為NULL ，則存入運來的取消動作類型值。

 

　　　    取消點

　　　　　　取消一個線程，他通常需要被取消線程的配合。線程在很多時候會查看自己是否由取消請求。如果有，就主動退出，這些查看是否有取消的地方成為取消點

   　　　　　　很多地方都是包含取消點，包括 pthread_join() , pthread_teacancel() , 等等大多數會阻塞的系統調用

  1 線程被取消
  2 #include "apb.h"
  3 
  4 void *thread_fun (void *s)
  5 {
  6 int stateval;
  7 stateval = pthread_setcancelstate (PTHREAD_CANCEL_DISABLE , NULL);
  8 if (stateval != 0)
  9 {
 10   printf("set cancel state failure\n");
 11 }
 12 printf("my is new thread\n");
 13 sleep(4);
 14 
 15 printf("about to cancel\n");
 16 stateval  = pthread_setcancelstate (PTHREAD_CANCEL_ENABLE , NULL);
 17 printf("first cancel point\n");
 18 printf("secong cancel point\n");
 19 return (void *)20;
 20 
 21 
 22 }
 23 
 24 
 25 
 26 int main()
 27 {
 28   pthread_t tid;
 29    int err,cval;
 30    int jval;
 31    void *rval;
 32 
 33    err = pthread_create (&tid , NULL , thread_fun , NULL);
 34    if (err != 0)
 35     {
 36       printf("create new thread failure\n");
 37       return 0;
 38     }
 39     sleep(2);
 40     cval = pthread_cancel(tid);
 41    if(cval !=0)
 42     {
 43       printf("cancel thread failure\n");
 44     }
 45    jval = pthread_join(tid, &rval);
 46 
 47      printf("cancel rval is %d\n",(int )rval);
 48     return 0; 
 49 
 50 
 51 }
 52 
 53 結果：
 54 my is new thread
 55 about to cancel
 56 first cancel point
 57 cancel rval is -1
 58 
 59 
 60 線程忽略取消信號
 61 
 62 #include "apb.h"
 63 
 64 void *thread_fun (void *s)
 65 {
 66 int stateval;
 67 stateval = pthread_setcancelstate (PTHREAD_CANCEL_DISABLE , NULL);
 68 if (stateval != 0)
 69 {
 70   printf("set cancel state failure\n");
 71 }
 72 printf("my is new thread\n");
 73 sleep(4);
 74 
 75 printf("about to cancel\n");
 76 stateval  = pthread_setcancelstate (PTHREAD_CANCEL_DISABLE , NULL);
 77 printf("first cancel point\n");
 78 printf("secong cancel point\n");
 79 return (void *)20;
 80 
 81 
 82 }
 83 
 84 
 85 
 86 int main()
 87 {
 88   pthread_t tid;
 89    int err,cval;
 90    int jval;
 91    void *rval;
 92 
 93    err = pthread_create (&tid , NULL , thread_fun , NULL);
 94    if (err != 0)
 95     {
 96       printf("create new thread failure\n");
 97       return 0;
 98     }
 99     sleep(2);
100     cval = pthread_cancel(tid);
101    if(cval !=0)
102     {
103       printf("cancel thread failure\n");
104     }
105    jval = pthread_join(tid, &rval);
106 
107      printf("cancel rval is %d\n",(int )rval);
108     return 0; 
109 
110 
111 }
112 結果：
113 
114 my is new thread
115 about to cancel
116
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  • Windonws基本命令手冊
    1. gpedit.msc 組策略 2. sndrec32 錄音機 3. Nslookup IP地址偵測器 4. explorer 打開資源管理器 5. logoff 註銷命令 6. tsshutdn 60秒倒計時關機命令 7. lusrmgr.msc 本機用戶和組 8. services.msc ...
  • ubuntu lvm模式進行擴容
    ubuntu的16.04 18.04有lvm的功能(安裝的時候的選項)，能在磁碟空間用完的時候，無縫增加一個磁碟進去。因為linux系統只有一個盤，所以是非常方便，不會有windows加1個磁碟要進行數據遷移，每次擴容C盤啊等等的問題 這個博客是在18.04 上實驗過的，本人已經在這台機子上擴容過兩 ...
  • Linux基礎命令---swapon
    swapon 在指定的設備上啟用交換分區，使用的設備或文件由專用文件參數提供。它可以是”-L label”或”-U UUID”，以指示一個設備的標簽或UUID。對swapon的調用通常發生在系統引導腳本中，使所有交換設備都可用，因此分頁和交換活動交叉在多個設備和文件之間。 此命令的適用範圍：RedH ...
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    移動開發（一）：使用.NET MAUI開發第一個安卓APP 對於工作多年的C#程式員來說，近來想嘗試開發一款安卓APP，考慮了很久最終選擇使用.NET MAUI這個微軟官方的框架來嘗試體驗開發安卓APP，畢竟是使用Visual Studio開發工具，使用起來也比較的順手，結合微軟官方的教程進行了安卓 ...
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