跋涉之旅之Posix线程编程指南(1)

之前对pthread_attr_t这个属性对象的了解非常浅薄，从网上找了一些解释比较好的资料，链接

 

__detachstate，表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步，如果置位则新线程不能用pthread_join()来同步，且在退出时自行释放 所占用的资源 。缺省为PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。这个属性也可以在线程创建并运行以后用pthread_detach()来设 置，而一旦设置为PTHREAD_CREATE_DETACH状态（不论是创建时设置还是运行时设置）则不能再恢复到 PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态 。

 

__schedpolicy，表示新线程的调度策略，主要包括SCHED_OTHER（正常、非实时）、SCHED_RR（实时、轮转法）和 SCHED_FIFO（实时、先入先出）三种，缺省为SCHED_OTHER，后两种调度策略仅对超级用户有效 。运行时可以用过 pthread_setschedparam()来改变。

 

__schedparam，一个struct sched_param结构，目前仅有一个sched_priority整型变量表示线程的运行优先级 （优先级的粒度是多大？）。这个参数仅当调度策略为实时（即SCHED_RR 或SCHED_FIFO）时才有效 ，并可以在运行时通过pthread_setschedparam()函数来改变，缺省为0。

 

__inheritsched，有两种值可供选择：PTHREAD_EXPLICIT_SCHED和PTHREAD_INHERIT_SCHED，前者表 示新线程使用显式指定调度策略和调度参数（即attr中的值），而后者表示继承调用者线程的值 。缺省为PTHREAD_EXPLICIT_SCHED。

 

__scope，表示线程间竞争CPU的范围，也就是说线程优先级的有效范围 。POSIX的标准中定义了两个 值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM和PTHREAD_SCOPE_PROCESS，前者表示与系统中所有线程一起竞争CPU时间，后者表示仅 与同进程中的线程竞争CPU 。目前LinuxThreads仅实现了PTHREAD_SCOPE_SYSTEM一值。

 

pthread_attr_t结构中还有一些值，但不使用pthread_create()来设置。

为了设置这些属性，POSIX定义了一系列属性设置函数，包括pthread_attr_init()、pthread_attr_destroy()和与各个属性相关的pthread_attr_get---/pthread_attr_set---函数。

 

在pthreadtypes中的定义：

typedef unio

{

    char _size[56];

    long int align;

}pthread_attr_t;

 

Linux的线程实现是在核外进行的 ，核内提供的是创建进程的接口do_fork()。内核提供了两个系统调用__clone()和 fork()，最终都用不同的参数调用do_fork()核内API。当然，要想实现线程，没有核心对多进程（其实是轻量级进程）共享数据段的支持是不行 的，因此，do_fork()提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、 CLONE_FILES（共享文件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号 进程有效）。当使用fork系统调用时，内核调用do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境，而使用 pthread_create()来创建线程时,则最终设置了所有这些属性来调用__clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从 而创建的"进程"拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由__clone()传入。

Linux线程在核内是以轻量级进程的形式存在的 ，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删除等操作都在核外pthread库中进行。pthread 库使用一个管理线程（__pthread_manager()，每个进程独立且唯一）来管理线程的创建和终止，为线程分配线程ID，发送线程相关的信号 （比如Cancel），而主线程（pthread_create()）的调用者则通过管道将请求信息传给管理线程 。

 

 

线程取消

2．1 线程取消的定义

一般情况下，线程在其主体函数退出的时候会自动终止 ，但同时也可以因为接收到另一个线程发来的终止（取消）请求而强制终止 。

 

2．2 线程取消的语义

线程取消的方法是向目标线程发Cancel信号，但如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定 ，或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至Cancelation-point（取消点） ，由不同的Cancelation状态决定 。

线程接收到CANCEL信号的缺省处理 （即pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点 ，也就是说设置一个CANCELED状态，线程继续运行，只有运行至Cancelation-point的时候才会退出。

 

2．3 取消点

根据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、 pthread_cond_wait()、pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及 read()、write()等会引起阻塞的系统调用都是Cancelation-point ，而其他pthread函数都不会引起 Cancelation动作。但是pthread_cancel的手册页声称，由于LinuxThread库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是 Cancelation-point ；但CANCEL信号会使线程从阻塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码 ，因此可以在需要作为 Cancelation-point的系统调用前后调用pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标 ，即如下代码段：

[cpp] view plaincopyprint?

1. pthread_testcancel();  
2. retcode = read(fd, buffer, length);  
3. pthread_testcancel();  

pthread_testcancel的函数声明如下：

[cpp] view plaincopyprint?

1. //terminate the thread as per pthread_exit(PTHREAD_CANCELED) if   
2. //it has been canceled  
3. extern void pthread_testcancel(void);  

从上面的代码说明当中可以看出当达到了取消点的时候，为了解决和c库函数结合不好的问题，使用pthread_testcancel()可以执行退出的操作（当PTHREAD_CANCELED置位时，会调用pthread_exit函数）。

 

2．4 程序设计方面的考虑

如果线程处于无限循环中，且循环体内没有执行至取消点的必然路径 ，则线程无法由外部其他线程的取消请求而终止。因此在这样的循环体的必经路径上应该加入pthread_testcancel()调用 （杜绝无法跳出的情况）。

 

2．5 与线程取消相关的pthread函数

 

int pthread_cancel(pthread_t thread) 
发送终止信号给thread线程，如果成功则返回0，否则为非0值。发送成功并不意味着thread会终止 （考虑线程的状态以及取消点的位置）。

 

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate) 
设置本线程对Cancel信号的反应 ，state有两种值：PTHREAD_CANCEL_ENABLE（缺省）和 PTHREAD_CANCEL_DISABLE，分别表示收到信号后设为CANCLED状态和忽略CANCEL信号继续运行 ；old_state如果不为 NULL则存入原来的Cancel状态以便恢复 。

（一般的函数设计原则——返回值表示函数执行的状态，输入输出的结果均由参数列表传入）

 

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype) 
设置本线程取消动作的执行时机，type由两种取值：PTHREAD_CANCEL_DEFFERED和 PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS，仅当Cancel状态为Enable时有效 ，分别表示收到信号后继续运行至下一个取消点再退出和 立即执行取消动作（退出） ；oldtype如果不为NULL则存入运来的取消动作类型值。

 

void pthread_testcancel(void) 
检查本线程是否处于Canceld状态，如果是，则进行取消动作 ，否则直接返回。