应用select 函数控制多线程中子线程结束方法

来源：互联网发布：阿里云oss存储包编辑：程序博客网时间：2024/05/18 20:33

年前做一个化肥行业条形码扫描的工控机产品，用到很多串口通信和多线程，程序中需要经常开辟新线程完成串口数据采集工作，按照以前习惯用read方法读取发现线程始终阻塞在read函数处，而linux的线程机制又无法从主线程控制子线程的结束，因此必须用一种方法，使得阻塞线程能够在程序的控制下安全退出。经过研究，决定用select函数实现这个功能。

select 函数在linux的通信编程中经常使用，这个函数提供了一种机制，可以监测文件IO的数据变化，并在监测期间按照设定的时间阻塞线程，一旦文件IO有数据变化或者设定时间结束，则返回一个结果。select函数的原型是：

int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

1、参数分析

1.1int maxfdp: select监视的文件句柄数，设为要监视各文件中的最大文件描述法号加一。

1.2readfds：select监视的可读文件句柄集合

1.3writefds：select监视的可写文件句柄集合

1.4errorfds：select监视的异常处理文件句柄集合

这三个参数的数据类型都是fd_set，这实际是一个long型的数组，数组的每个元素与文件句柄建立联系，一旦其中的某个文件IO有数据变换，内核就会修改fd_set，来通知进程哪个文件起了变化。

1.5timeout：这是select机制设定阻塞即时的参数。timeval结构体有两个成员，timeout.tv_sec和timeout.tv_usec，分别设置阻塞时间的秒和微秒，这个是很精确的。

timeout有三种形式，当为NULL时，将函数至于阻塞状态，直到等待某个文件可读写。若将时间设置为0秒0微妙，则函数运行到此时不阻塞；当timeout设置有一个正时间时，函数阻塞这个时间长度返回。

2、select函数的返回值

-1 select函数错误

正值文件可读写

0 等待时间超时，没有可读写的文件

3、与该函数有关的结构体
FD_SET（int fd， fd_set *fdset）：建立文件句柄fd与fdset的联系。　
FD_CLR（int fd， fd_set *fdset）：清除文件句柄fd与fdset的联系。　
FD_ISSET（int fd， fdset *fdset）：检查fdset联系的文件句柄fd是否可读写，>0表示可读写。FD_ZERO（fdset *fdset）：将fdset的结构体清空

4、控制线程退出实例

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pthread_mutex_t g_mutex;
int g_flag_quit;
static inline void gSetQuit(void)
{
pthread_mutex_lock(&g_mutex);
g_flag_quit = 1;
pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
}
static inline int gIsQuit(void)
{
int quit;
pthread_mutex_lock(&g_mutex);
quit = g_flag_quit;
pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
return quit;
}
void ThrFxn(void)
{
int serial_fd = open("/dev/ttyS0",O_WDRD);
while(!gIsQuit())
{
timeval timeout;
fd_set rfdset;
FD_ZERO(&rfdset);
FD_SET(serial_fd, &rfdset);
timeout.tv_sec = 0;
timeout.tv_usec = 500000;
rtn = select(1+fd_com1, &rfdset, NULL, NULL, &timeout);
if(rtn == -1)
{
perror("select:error/n");
return;
}
else if(rtn == 0)
{
printf("thread time out!/n");
continue;
}
else
{
if (FD_ISSET(serial_fd, &rfdset))
{
rtn = read(serial_fd, mbuffer, READ_SIZE);
//读取数据后处理
}
}
}
int main()
{
pthread_t pthr;
int i=5;
pthread_create(&pthr, NULL, ThrFxn, NULL);
while(!IsQuit())
{
if(i==0)
{ gSetQuit();
}
sleep(1);
printf("control thread quit %s sencons/n", i--);
}
}

pthread_mutex_t g_mutex;int g_flag_quit;static inline void gSetQuit(void){pthread_mutex_lock(&g_mutex);g_flag_quit = 1;pthread_mutex_unlock(&g_mutex);}static inline int gIsQuit(void){int quit;pthread_mutex_lock(&g_mutex);quit = g_flag_quit;pthread_mutex_unlock(&g_mutex);return quit;}void ThrFxn(void){    int serial_fd = open("/dev/ttyS0",O_WDRD);    while(!gIsQuit())    {        timeval timeout;        fd_set rfdset;        FD_ZERO(&rfdset);        FD_SET(serial_fd, &rfdset);        timeout.tv_sec = 0;        timeout.tv_usec = 500000;        rtn = select(1+fd_com1, &rfdset, NULL, NULL, &timeout);if(rtn == -1){  perror("select:error/n");          return;}else if(rtn == 0){           printf("thread time out!/n");          continue;        }        else{           if (FD_ISSET(serial_fd, &rfdset))   {rtn = read(serial_fd, mbuffer, READ_SIZE);                //读取数据后处理           }        }}int main(){  pthread_t pthr;  int i=5;  pthread_create(&pthr, NULL, ThrFxn, NULL);  while(!IsQuit())  {     if(i==0)     { gSetQuit();     }     sleep(1);     printf("control thread quit %s sencons/n", i--);  }}

这个例子中共有四个函数，主函数创建子线程，设定倒计时，控制子线程结束。子线程函数完成子线程的功能。

gSetQuit()和gIsQuit()两个函数是设定全局退出信号变量的函数和检测退出信号的函数。SUN公司推荐，在有循环的地方，每次循环都用这种方式检测全局变量，在需要结束线程的地方设置全局变量，可以实现方便的多线程控制和同步问题。在对全局退出信号变量操作时，必须用互斥锁保护临界资源。

值得一提的是，在使用select函数时，每次循环前都要清空文件描述符集rfdset，才能保证每次循环开始时select函数正常检测文件IO 的变化。

我在程序中调试的经验是，select函数的阻塞时间可根据系统的实时响应需求来设定，比如一般的按键可接受在数百毫秒内完成响应，那么阻塞时间可以设置为100ms甚至更长。这个例子中，每次阻塞500ms后，若串口没有收到数据，则select返回0，并结束本次循环，判断gIsQuit()。

本文记述的线程退出方式安全稳定、程序逻辑设计简单，在许多场合，当需要程序员经常主动结束线程，并手动释放线程资源时，可以采用这种方式。