线程的简单介绍与实现

线程和进程

          线程：是系统调度的基本单位 

          进程：是系统分配资源的基本单位

为了任务处理linux系统引入了进程的概念去实现多任务处理：

  进程的特点：1.进程间的内存空间是互相独立的。

                 2.进程是系统分配资源的最少单位 -》每创建一个进程系统都会进行一次资源分配

                         3.因为进程间的空间的独立的，假如进程之间需要相互协作的话就必须，使用管道，消息队列，信号，共享内存。。。等通信方式进程数据交换

如何使用线程？

注意编译线程时必须加入线程库：  -lpthread

例子：gcc pthread.c -o pthread -lpthread 

线程需要注意的事项：

1.在线程中，主线程死亡则所有子线程也会死亡！

2.子线程与主线程，共享数据段与堆空间，当全局变量与局部变量同门时，线程优先使用局部变量。（所以线程间的通信，只有使用全局变量即可）

3.线程是不会向操作系统申请资源的，他只会从主线程中拿到自己的虚拟栈  （大大的节省内存空间）

线程的使用：

1. pthread_create---》线程创建

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);

参数一：pthread_t *thread -》线程PID。-》每一个线程他都有自己的一个唯一标识

参数二：线程属性  -》NULL  默认属性即可 

参数三：重点！！！

        void *(*start_routine) (void *)  -》指针，指向一个函数 void * func（void *atg)

任务函数，类型必须为void * func（void *atg)；

参数四：传递给任务函数的参数

2.pthread_join -- -》线程等待数

头文件：

        #include <pthread.h>

函数原型：

       int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);  -》回收线程的资源  

参数一：等待的线程PID 

参数二：保存线程的退出信息

返回值：成功返回0  失败返回一个错误号    

    

3. pthread_detach ---》设置分离属性：-》一般线程创建后就马上设置为分离属性

   int pthread_detach(pthread_t thread); 》假如线程设置为分离属性后，pthread_join函数就不会等待

参数一。线程PID

返回值：成功返回0，失败返回错误号

4.pthread_exit  ---》线程退出函数

头文件：

         #include <pthread.h>

函数原型：

         void pthread_exit(void *retval);

参数一：把退出信息存放到该地址上，会传递给pthread_join的第二个参数

5. pthread_cancel --->线程取消函数：-》杀死线程

头文件：

       #include <pthread.h>

函数原型：

       int pthread_cancel(pthread_t thread);

参数一：要杀死的线程PID

成功：返回0 失败发回错误号

6. pthread_setcancelstate --->开启或关闭线程取消信号：

头文件:

        #include <pthread.h>

函数原型：

         int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

参数一：开启或关闭线程取消信号

      开启  PTHREAD_CANCEL_ENABLE

      关闭  PTHREAD_CANCEL_DISABLE

参数二：原来开启或关闭的状态

成功：返回0  失败返回错误号  

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练习：使用线程函数

#include <stdio.h>#include <pthread.h>int i=100;void *func(void *arg){int i=0;//同时存在全局变量和局部变量的情况下，优先使用局部变量while(1){//pthread_exit(arg);pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);printf("i=%d\n",i++);sleep(1);}}int main(){pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);pthread_detach(tid);int j=0;while(1){if(j==7)pthread_cancel(tid);printf("j=%d\n",j++);sleep(1);}}

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练习：线程回收和退出

#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>      static int abc;void *thread_fun(void *p){static int abc1;while (1){sleep(1);printf("world %d\n", abc++);if (abc > 4)pthread_exit((void *)(&abc));}return NULL;}int main(int argc, char const *argv[]){static int abc2;void *retval;int fd;int res;pthread_t tid;//创建一个线程res = pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);if (res < 0){perror ("thread create");return -1;}pthread_join(tid, &retval);printf("%d\n", *((int *)retval));return 0;}

------------------------------线程的同步与互斥------------------------------------

sudo apt-get install manpages-posix-dev   线程锁库安装

头文件：

         #include <pthread.h>

初始化线程锁：

    int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

参数一:线程锁的ID

参数二：线程锁的属性

上锁：

       int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);  上锁操作 -》“死等”上锁后他会一直等待解锁操作，直达进程死亡

参数一：线程锁ID

返回值：成功返回0  失败返回错误码

       int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); 尝试上锁，他不会死等，只会立即返回上锁结果

解锁：

      int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

销毁锁：

      int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

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练习：线程锁的使用

#include <stdio.h>#include <pthread.h>int i=0;//全局变量pthread_mutex_t mutex; //所以线程都可用这把锁pthread_mutex_t mutex1; void *func(void *arg) { while(1){//上锁pthread_mutex_lock(&mutex1);printf("ifunc=%d\n",i++);//解锁    pthread_mutex_unlock(&mutex);//sleep(1);} }//使用线程锁达到同步的目的int main(){ //创建线程   pthread_t  pid;       pthread_create(&pid,NULL,func,NULL);   //初始化线程锁 1    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);   //初始化线程锁 2   pthread_mutex_init(&mutex1,NULL);   while(1){//上锁pthread_mutex_lock(&mutex);printf("i=%d\n",i++);//解锁    pthread_mutex_unlock(&mutex1);//sleep(1);}}

-------------------------------------线程锁之条件变量----------------------------

初始化条件变量：

       int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);

   参数一：条件变量ID

   参数二：条件变量属性

   返回值：返回0 ，失败返回错误号

   

//销毁条件变量   

        int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

参数一：要销毁的条件变量ID

返回值：返回0 ，失败返回错误号

等待条件到来：

         int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);

发送条件信号：

头文件：

       #include <pthread.h>

函数原型

       int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); ---》给所有条件变量发送信号

       int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); ---》 发送一条条件信号

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练习：条件变量的使用

#include <stdio.h>#include <pthread.h>int i=0;//全局变量pthread_mutex_t mutex; //所以线程都可用这把锁pthread_cond_t cond;   //所有线程利用这个条件变量ID void *func(void *arg) { while(1){//上锁printf("6666\n");pthread_mutex_lock(&mutex);//等待条件变量信号printf("123456\n");pthread_cond_wait(&cond,&mutex); //利用锁 把线程锁在该条件变量上//接受到条件后他就不会阻塞printf("ifunc=%d\n",i++);//解锁    pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(1);} }//使用线程锁达到同步的目的int main(){ //创建线程   pthread_t  pid;       pthread_create(&pid,NULL,func,NULL);   //初始化线程锁    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);     //初始化条件变量   pthread_cond_init(&cond,NULL);   while(1){//上锁pthread_mutex_lock(&mutex);printf("i=%d\n",i++);if(i==5){//发送条件信号pthread_cond_signal(&cond);}//解锁    pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(1);}}