1.线程概念

• 线程是一个轻量级进程,每一个线程都属于一个进程

• 进程是操作系统资源分配的最小单位,而线程是CPU任务调度的最小单位

• 线程是一个任务执行的过程,包括创建,调度,消亡

  • 创建:线程空间位于进程空间,进程中的线程,栈区独立,并共享进程中的数据区,文本区,堆区

  • 调度:宏观并行,微观串行,与进程调度保持一致

  • 消亡:线程结束后,需要回收线程空间

2.多线程与多进程区别

• 执行效率:多线程执行效率高,创建速度快,任务切换快, 多进程效率低;

• 通信:线程可以共享空间,直接通信(可以使用全局变量), 进程空间独立,不能直接通信(通信必须使用:管道,信号,共享内存...)

• 安全性:多线程不安全(一个进程异常结束可能会导致进程结束,使其他的线程无法执行)

• 资源消耗:相比于进程，线程的内存消耗通常会更小,因为线程共享进程的大部分内存空间和资源

3.线程实现接口

• 线程库

  • pthread_create

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

    • 创建一个线程

      • 注意：一次pthread_create执行只能创建一个线程, 每个进程至少有一个线程称为主线程,主进程退出则所有创建的子线程都退出,主线程必须有子线程同时运行才算多线程程序,线程id是线程的唯一标识，是CPU维护的一组数字。

      • 参数:thread:存放线程ID空间首地址,attr:线程的属性(默认NULL),start_routine:线程入口函数地址(函数指针,指向线程任务函数),arg:给线程函数的参数

  • pthread_self

    • pthread_t pthread_self(void);

      • 获取当前线程的线程id

  • pthread_exit

    • void pthread_exit(void *retval);

      • 子线程自行退出

        • 参数： retval 线程退出时候的返回状态，临死遗言。(不能是局部变量的地址)

  • pthread_join

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

      • 通过该函数可以将指定的线程资源回收，该函数具有阻塞等待功能，如果指定的线程没有结束，则回收线程会阻塞

        • 参数：thread 要回收的子线程tid,retval 要回收的子线程返回值/状态

  • pthread_cancel

    • int pthread_cancel(pthread_t thread);

      • 请求结束一个线程

        • 参数：thread 请求结束一个线程tid

4.线程属性

• 1.可结合性

  • 能被其他线程回收和杀死的线程具有可结合性，在没有被其他线程回收之前，其资源不释放；

  • 使用pthread_join()函数回收,线程默认具有可结合性

• 2.分离属性

  • 不能被其他线程回收或杀死的线程具有分离属性,其存储资源在终止时被系统自动释放(类似于孤儿进程)

  • 线程结束后空间自动被操作系统回收,无需调用回收线程的接口函数

  • 线程无法在线程结束实现同步,无法回收线程结束状态

  • 设置分离属性，目的线程消亡，自动回收空间

  • int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);

    • 功能:初始化一个attr的变量

  • int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

    • 功能：把一个线程设置成相应的属性

    • attr,属性变量,有init函数初始化

    • PTHREAD_CREATE_JOINABLE:可结合性

    • PTHREAD_CREATE_DETACHED：设置分离属性

  • pthread_attr_destroy

    • int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

      • 销毁线程属性

5.线程控制

• 互斥

  • 互斥机制：

    • 互斥机制 ===》互斥锁 ===》解决多线程操作共享空间引发的资源竞争问题。

    • 在多线程中对临界资源的排他性访问。

  • 多个线程在操作临界资源时存在资源竞争问题；

  • 临界资源：多个线程可以同时访问到的资源，如：共享变量，全局变量，共享内存等。。。

  • pthread_mutex_t mutex;

  • 初始化锁

    • int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutex attr_t *attr);

      • 将已经定义好的互斥锁初始化。

  • 加锁

    • int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

      • 用指定的互斥锁开始加锁代码

      • 加锁后的代码到解锁部分的代码属于原子操作,在加锁期间其他进程/线程都不能操作该部分代码,如果该函数在执行的时候，mutex已经被其他部分使用则代码阻塞

  • 解锁

    • int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

      • 将指定的互斥锁解锁,解锁之后代码不再排他访问，一般加锁解锁同时出现。

  • 销毁

    • int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

      • 使用互斥锁完毕后需要销毁互斥锁

• 同步

  • 有一定先后顺序的对资源的排他性访问。

    • 原因：互斥锁可以控制排他访问但没有次序。

  • 信号量的定义

    • sem_t sem;

  • 信号量的初始化

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

      • 将已经定义好的信号量赋值,sem 为要初始化的信号量, pshared = 0 ;表示线程间使用信号量,!=0 ;表示进程间使用信号量,value 信号量的初始值，一般无名信号量

  • 信号量操作

    • 申请一个信号量

      • int sem_wait(sem_t *sem);

    • 释放一个信号量

      • int sem_post(sem_t *sem);

    • 信号量的销毁

      • int sem_destroy(sem_t *sem);

to be continue...