多线程1

目录

多线程1

引入

认识线程

1、线程的概念

2、线程的优缺点

3、进程和线程的区别和联系

4、什么时候选进程，什么时候选线程？

线程相关函数

1、创建线程

2、线程的退出函数

3、阻塞等待线程退出 并回收资源

4、获取自身线程号的函数

5、主动取消一个线程

6、注册线程退出清理函数

7、线程间通信

补充

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引入

-- 进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。每个进程有自己的数据段、代码段和堆栈段。由前面的学习 可知，实现进程间通信需要借助 Linux 操作系统中的专门通信机制，这些通信机制将占用大量的系统资源，线程间可以共享数据，更容易通信，因此引入了线程的概念。

-- 线程是在并发执行的多道执行路径，是一个更加接近于执行体的概念，拥有独立的执行序列，是进程的基本调度单元，每个进程至少都有一个main 线程。它与同进程中的其他线程共享进程空间｛ 堆 代码 数据 文件描 述符 信号等｝，只拥有自己的栈空间，大大减少了资源的开销。

-- Linux 的线程是通过用户级的函数库实现的，一般采用 pthread 线程库实现线程的访问和控制。它用第三方posix 标准的 pthread，具有良好的可移植性。编译的时候要在后面加上 – lpthread。

-- 在一个进程中同一时刻只能运行一个while(1),而引入线程后就可以同时运行多个

认识线程

1、线程的概念

• 线程是一个轻量级的进程，多个线程运行在同一个进程空间里面。多个线程共享一个进程资源。

-- 进程有独立的地址空间，线程没有单独的地址空间。（同一进程内的线程共享进程的地址空间）

线程的特点类似于进程
1 异步性
2 并发性
3 动态性
4 独立性
进程能干的事情 线程都可以干
线程和进程可以达到同样的效果

-- 主函数 （main）就是一个线程

2、线程的优缺点

• 优点：占用系统的资源少，通信简单

• 缺点：调度没有进程方便，对资源的操作不安全

3、进程和线程的区别和联系

-- 区别

第一：和进程相比，它是一种非常“节俭” 的多任务操作方式。在 linux 系统中建立一个新的进程必须分配给它独立的地址空间， 建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段等。
而运行于同一个进程的多个线程，它们之间使用相同的地址空间，而且线程间彼此切换所需的时间也远小于进程间切换的时间。
第二：线程间方便的通信机制。对于不同进程，它们有独立的数据空间 数据的交互只能使用进程通信的方式，这种方式费时，而且不方便。
但是同一个进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其他线程所有，快捷，方便。

-- 联系

线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，占用的 CPU 资源少，线程之间的切换快，但不利于资源的管理和保护；
而进程正相反。从可移植性来讲，多进程的可移植性要好些。要注意的是由于线程共享了进程的资源和地址空间，因此，任何线程对系统资源的操作都会给其他线程带来影响，同时编写多线程程序，最复杂的事情是处理好各线程对共享资源的访问控制。

4、什么时候选进程，什么时候选线程？

• 1）需要频繁创建销毁的优先用线程,因为对进程来说创建和销毁一个进程代价是很大的。

• 2)  线程的切换速度快，所以在需要大量计算，切换频繁时用线程，还有耗时的操作使用线程可提高应用程序的响应

• 3）强相关的处理用线程，弱相关的处理用进程
  （两件毫不相关的事情用进程，两个事件有很多要联系的用线程。）

• 4）因为对CPU系统的效率使用上线程更占优，所以可能要发展到多机分布的用进程，多核分布用线程；

• 5）需要更稳定安全时，适合选择进程；需要速度时，选择线程更好。

线程相关函数

-- 在 linux 下线程操作使用的是别人的函数库来实现的 编译代码的时候需要添加 -lpthread

• gcc xxx.c -lpthread

1、创建线程

-- 函数头文件

• #include <pthread.h>

-- 函数原型

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

-- 函数作用：

• 创建一个新线程

-- 函数参数

• thread：线程标识符，是一个指向线程标识符指针

线程号 ，定义一个pthread_t id; 填写&id即可。

• attr：创建出来线程的属性，一般用默认属性，NULL
• start_routine：线程运行函数的起始地址

void * (*start_routine) (void *)：函数指针
创建线程出来之后 线程会去运行该函数
例如：void * func(void *a)
在该参数中填写 func 即可

• arg：传递给线程运行函数的参数

-- 返回值

• 成功：0
• 失败：-1

-- 线程共享全局区域,一个线程的非正常死亡会引起进程的死亡

2、线程的退出函数

-- 函数头文件

• #include <pthread.h>

-- 函数原型

• void pthread_exit(void *retval);

-- 函数作用：

• 退出当前线程

-- 函数参数

• retval：线程的返回值，通常传 NULL

-- 返回值

• 无

-- 该线程退出后，其他线程不会受到影响

3、阻塞等待线程退出 并回收资源

-- 函数头文件

• #include <pthread.h>

-- 函数原型

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

-- 函数作用：

• 阻塞等待指定的线程退出 并回收资源

-- 函数参数

• thread：线程标识符，要等待的线程号
• retval：用于获取线程退出的返回值

-- 返回值

• 成功：0
• 失败：-1

-- 获取返回值的办法过于繁琐，其实可以直接创建一个全局变量，把值赋值成8即可。

4、获取自身线程号的函数

-- 函数头文件

• #include <pthread.h>

-- 函数原型

• pthread_t pthread_self(void)

-- 函数的作用：

• 获取当前线程的线程号 因为有些函数需要线程号进行传递参数

-- 函数的返回值：

• 不会失败 返回线程的线程号

-- id的格式为%lu 

5、主动取消一个线程

-- 函数的头文件

• #include <pthread.h>

-- 函数原型

• int pthread_cancel(pthread_t thread)

-- 函数的作用：

• 调用该函数可以主动的取消一个正在运行的线程

-- 函数的参数：

• thread：要取消的线程 id

-- 函数的返回值：

• 成功返回 0
• 失败返回 非零

6、注册线程退出清理函数

-- 函数头文件

• #include <pthread.h>

-- 函数原型

• void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *),void *arg);
• void pthread_cleanup_pop(int execute);

-- 函数的作用：

• 当想让线程退出时自动的执行某个函数时使用

-- 函数的参数：

• push 函数：void (*routine)(void *)：函数指针 指向退出时要调用的函数
• void *arg：退出时调用的函数的传入的参数
• pop 函数：
  execute为0，不执行退出清理函数，execute为1 执行退出清理函数

-- push 函数中注册的函数什么时候会被调用

• 1 当运行到 pop 函数时 该函数参数的参数不为 0 时
• 2 当未运行到 pop 函数时 遇到 pthread_exit 函数时
• 3 当未运行到 pop 函数时 被 pthread_cancel 函数取消时

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-- ！！！！！！！！！！！ pop和push函数必须成对出现，否则会报错，
（1）push和pop必须定义在一个{}里
（2）push和pop之间的内容不能是死循环，要能到达pop函数

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7、线程间通信

• 1 使用全局变量进行线程间的通信
• 2 发信号

#include <signal.h>     
int pthread_kill(pthread_t thread, int sig)     

-- 使用方法跟进程间的信号一模一样没有区别

-- 也可以使用信号改造函数

补充