linux thread 同步 操作 实例

1：linux thread介绍

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法：
从线程函数return。这种方法对主线程不适用，从main函数return相当于调用exit。
一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
线程可以调用pthread_exit终止自己。
#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *value_ptr);
value_ptr是void *类型，和线程函数返回值的用法一样，其它线程可以调用pthread_join获得这个指针。
需要注意，pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的，
不能在线程函数的栈上分配，因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);
返回值：成功返回0，失败返回错误号
调用该函数的线程将挂起等待，直到id为thread的线程终止。
thread线程以不同的方法终止，通过pthread_join得到的终止状态是不同的，

总结如下：如果thread线程通过return返回，value_ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel异常终止掉，value_ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。

如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的，value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。

下面的实例主要是对简单的API进行说明：

void *thr_fn1(void *arg){printf("thread 1 returning\n");return (void *)100;}void *thr_fn2(void *arg){printf("thread 2 exiting\n");pthread_exit((void *)200);}void *thr_fn3(void *arg){while(1){printf("thread 3 writing\n");sleep(1);}}void threadexitstatus(){pthread_t tid; void *tret;pthread_create(&tid, NULL, thr_fn1, NULL);pthread_join(tid, &tret);printf("thread 1 exit code %d\n", (int)tret);pthread_create(&tid, NULL, thr_fn2, NULL);pthread_join(tid, &tret);printf("thread 2 exit code %d\n", (int)tret);pthread_create(&tid, NULL, thr_fn3, NULL);sleep(3);pthread_cancel(tid);pthread_join(tid, &tret);printf("thread 3 exit code %d\n", (int)tret);return 0;/*[root@localhost /wlan/plc/workspace/signatest/Debug]$./signatest 3thr_fn1 pid 13323 tid 3078593392 (0xb77f9b70)thread 1 returningthread 1 exit code 100thr_fn2 pid 13323 tid 3078593392 (0xb77f9b70)thread 2 exitingthread 2 exit code 200thr_fn3 pid 13323 tid 3078593392 (0xb77f9b70)thread 3 writingthread 3 writingthread 3 writingthread 3 exit code -1[root@localhost /wlan/plc/workspace/signatest/Debug]$ */}

2：linux:同步之 （Condition Variable）条件变量

线程A需要等某个条件成立才能继续往下执行，现在这个条件不成立，线程A就阻塞等待，
而线程B在执行过程中使这个条件成立了，就唤醒线程A继续执行。
在pthread库中通过条件变量（Condition Variable）来阻塞等待一个条件，或者唤醒等待这个条件的线程。
Condition Variable用pthread_cond_t类型的变量表示，可以这样初始化和销毁：


#include <pthread.h>
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
返回值：成功返回0，失败返回错误号。和Mutex的初始化和销毁类似，pthread_cond_init函数初始化一个Condition Variable，attr参数为NULL则表示缺省属性，pthread_cond_destroy函数销毁一个Condition Variable。如果ConditionVariable是静态分配的，也可以用宏定义PTHEAD_COND_INITIALIZER初始化，相当于用pthread_cond_init函数初始化并且attr参数为NULL。
#include <pthread.h>
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
返回值：成功返回0，失败返回错误号。
可见，一个Condition Variable总是和一个Mutex搭配使用的。pthread_cond_timedwait函数还有一个额外的参数可以设定等待超时，如果到达了abstime所指定的时刻仍然没有别的线程来唤醒当前线程，就返回ETIMEDOUT。
一个线程可以调用pthread_cond_signal唤醒在某个Condition Variable上等待的另一个线程，也可以调用pthread_cond_broadcast唤醒在这个Condition Variable上等待的所有线程。

//分别对条件变量和互斥量进行初始化。

static pthread_mutex_t pthreadmtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;static int avail = 0;static int productNum = 0;static void * threadFunc(void *arg){    int cnt = atoi((char *) arg);    int s, j;    printf("need Num:%d \n",cnt);    while(1)    {      usleep(2);//    sleep(2); //   sleep(1);        /* Code to produce a unit omitted */        s = pthread_mutex_lock(&pthreadmtx);        if (s != 0)            errExitEN(s, "pthread_mutex_lock");        avail++;        /* Let consumer know another unit is available */        productNum++;        printf("Num Product:%d\n",productNum);        s = pthread_mutex_unlock(&pthreadmtx);        if (s != 0)            errExitEN(s, "pthread_mutex_unlock");        s = pthread_cond_signal(&cond);         /* Wake sleeping consumer */        if (s != 0)            errExitEN(s, "pthread_cond_signal");    }    return NULL;}void threadConditionMutex(int argc, char *argv[]){    pthread_t tid;    int s, j;    int totRequired;            /* Total number of units that all threadswill produce */    int numConsumed;            /* Total units so far consumed */    Boolean done;    time_t t;    struct timespec request;    struct timeval start;    t = time(NULL);    /* Create all threads */    totRequired = 0;    {        totRequired += atoi(argv[1]);        s = pthread_create(&tid, NULL, threadFunc, argv[1]);        if (s != 0)            errExitEN(s, "pthread_create");    }    /* Use a polling loop to check for available units */    numConsumed = 0;    done = FALSE;    for (;;)    {        s = pthread_mutex_lock(&pthreadmtx);        if (s != 0)            errExitEN(s, "pthread_mutex_lock");        if (gettimeofday(&start, NULL) == -1)            errExit("gettimeofday");        request.tv_sec = start.tv_sec+1;        request.tv_nsec = start.tv_usec*1000;     //   s = pthread_cond_wait(&cond, &pthreadmtx);        s = pthread_cond_timedwait(&cond, &pthreadmtx,&request);        if (s == 0)        {        /* Consume all ava *ilable units*/            numConsumed ++;            avail--;            printf("T=%ld: numConsumed=%d avail:%d\n", (long) (time(NULL) - t),numConsumed,avail);            done = numConsumed >= totRequired;        }        else        {        printf("pthread_cond_timedwait timeout...............\n");        }        s = pthread_mutex_unlock(&pthreadmtx);        if (s != 0)            errExitEN(s, "pthread_mutex_unlock");        if (done)            break;        usleep(200);    }    exit(EXIT_SUCCESS);}

3:linux Semaphore 信号量

信号量（Semaphore）和Mutex类似，表示可用资源的数量，和Mutex不同的是这个数量可以大于1。
POSIX semaphore信号量不仅可用于同一进程的线程间同步，也可用于不同进程间的同步。
#include <semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t * sem);
int sem_destroy(sem_t * sem);
semaphore变量的类型为sem_t，sem_init()初始化一个semaphore变量，value参数表示可用资源的数量，
pshared参数为0表示信号量用于同一进程的线程间同步，
在用完semaphore变量之后应该调用sem_destroy()释放与semaphore相关的资源。
调用sem_wait()可以获得资源，使semaphore的值减1，如果调用sem_wait()时semaphore的值已经是0，
则挂起等待。如果不希望挂起等待，可以调用sem_trywait()。
调用sem_post()可以释放资源，使semaphore的值加1，同时唤醒挂起等待的线程。

示例代码如下：

#include <semaphore.h>#define NUM 5int queue[NUM];sem_t blank_number, product_number;int product_num =0;int consum_num =0;void *producer(void *arg){ int p = 0;while (1){sem_wait(&blank_number);queue[p] = p;printf("Produce %d\n", queue[p]);product_num++;sem_post(&product_number);p = (p+1)%NUM;sleep(1);}}void *consumer(void *arg){int c = 0;while (1){sem_wait(&product_number);printf("Consume %d\n", queue[c]);queue[c] = 0;consum_num++;sem_post(&blank_number);c = (c+1)%NUM;sleep(1);}}void semtest(){pthread_t pid, cid;sem_init(&blank_number, 0, NUM);sem_init(&product_number, 0, 2);pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);sleep(4);pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);while(1){printf("product_num:%d \t consum_num:%d avail:%d\n",product_num,consum_num,(product_num-consum_num));sleep(1);}pthread_join(pid, NULL);pthread_join(cid, NULL);sem_destroy(&blank_number);sem_destroy(&product_number);return 0;}