linux线程通信

线程
进程是系统分配资源的基本单位
线程是系统调度的基本单位，共享进程的全部资源

一个进程可以有一个或者多个线程，线程一定对应一个进程

线程的属性之一：detach mode  默认是非分离状态，也就是需要主线程去回收资源的，用的是join。 

就绪---> 运行态  --->  阻塞 ---> 就绪

创建 : 进程fork线程:pthread_create
回收资源： waitpthread_join 
结束 exit、_exitpthread_exit / pthread_cancel
注册退出处理： atexit pthread_cleanup_push & pthread_cleanup_pop
获得ID getpidpthread_self
fork得到子进程ID pthread_create也可以得到子线程ID
pthread_equal（pthread_t ,  pthread_t ）;

在线程中return (void *)0;  返回到调用线程
exit (0);  直接退出了进程
都能令线程正常终止

pthread_cancel（tid）只是调用者的愿望，tid对应的线程是否退出则需要看线程是否处于运行态
处于运行态的线程是不去响应这个cancel的
    针对非分离线程才有效，如果是线程已经分离，直接返回出错信息

pthread_equal（pthread_t ,  pthread_t ）;
pthread_t tid = pthread_self();
pthread_exit()；

分离线程怎么创建
1： 从线程的属性上去设置分离或者非分离（默认）
属性:
pthread_attr_t attr
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
pthread_create(&tid , 属性，线程函数入口，线程函数参数)

2： 从线程函数中，必须放在第一句  pthread_detach()
3:  一定要保证在线程调用 pthread_join（tid,NULL）之前， 
   就已经调用过pthread_detach(tid)或者是子线程中的pthread_detach(pthread_self())),这样才能生效

主线程不想或者不能阻塞在对该子线程的回收上时候， 希望子线程能够独立行事

pthread_cleanup_push & pthread_cleanup_pop
成对出现， 不能被分开， 
两个都是宏定义 ， 暗含了｛ 和｝
如果代码在push和POP之间退出（不包含return）了， 那就会调用push中注册的函数

 调用函数的顺序和压栈、出栈顺序一致

pthread_cleanup_push   ｛
{
}
pthread_cleanup_pop    ｝

pthread_cleanup_pop（val） ： val= 0:执行到pop语句的时候，不会调用push中注册的退出处理函数
= 1：执行到pop语句的时候，会调用push中注册的退出处理函数

线程间通信： 
同步互斥机制：
信号量 sem   -----------------  同步机制 POSIX
互斥锁  mutex 
条件变量  pthread_cond           广播条件 等待条件成立
读写锁 rwlock

spin

信号量
sem_init
sem_wait  -- P 申请资源  sem_trywait   sem_timedwait
sem_post  -- v 释放资源

互斥锁

pthread_mutex_init
pthread_mutex_lock  / pthread_mutex_trylock
pthread_mutex_unlock
pthread_mutex_destroy

条件变量 （类似于信号）

pthread_cond_init
pthread_cond_wait()
偷解锁，在解锁状态下等待，得到条件变量后再次上锁 
pthread_cond_timedwait()
pthread_cond_signal()发送一次给等待该条件变量的一个进程
pthread_cond_broadcast() 发送给所有等待该条件变量的进程
pthread_cond_destroy()

注意：
临界资源（上锁和解锁之间的代码）应该尽可能简短，最好不要有延时之类的操作
一定在线程退出的时候，注意是否需要有释放锁的动作，
特别是在代码中途出现异常而退出的时候
--------------------------------------

信号量：sem
基本操作： init    sem_init (sem_t * , 0 , 1)
pshared == 1 表示在进程间使用该信号量，需要用到共享内存中的地址
  P 操作  sem_wait()  申请资源，申请到资源就信号量-1； 如果信号量为0，则会阻塞到信号量非零才返回；
sem_trywait 申请资源，申请到资源就信号量-1；如果信号量为0直接返回
sem_timedwait 申请资源，申请到资源就信号量-1；如果信号量为0就等一段时间，还等不到就直接返回

  V 操作  sem_post() 释放资源，信号量+1，而且唤醒睡眠中的等待该资源的线程或者进程

互斥锁：mutex 
 
pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * , NULL)
restrict 表示只能通过该指针来修改该指针指向的内容

pthread_mutex_lock （pthread_mutex_t *）上锁 堵塞等待可上锁
pthread_mutex_trylock 如果已经上锁就直接返回。和锁的属性有关系， PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE是会增加锁的个数

pthread_mutex_unlock （pthread_mutex_t *）解锁

pthread_mutex_destroy （pthread_mutex_t *）  锁就变成不可用

实例：

实现Jack线程和Rose线程，并发送到消息队列，要求双方可以一直通信，直到互说88 结束线程

#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <sys/msg.h>struct msg_st{long int msg_type;// !!!!!!必须long msg_type_using; // 1：n  因为第一个参数msg_type是不能从data中获得的，所以多设置一个char buf[20];};int msgid = -1;void *myThread1(void){struct msg_st data;long int msgtype = 1; // 0; // 2; //注意1  0while(1){memset(data.buf,0,sizeof(data.buf));if(msgrcv(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), msgtype, 0) == -1){fprintf(stderr, "msgrcv failed with errno: %d\n", errno);exit(EXIT_FAILURE);}printf("myThread1 receive %s \n", data.buf);//结束if(strncmp(data.buf,"88",strlen("88"))==0){printf("88\n");break;}data.msg_type  = 2; //printf ("send to %ld : sum = %d \n", data.msg_type,data.sum);printf ("myThread1 send to a string:");fgets(data.buf,sizeof(data.buf),stdin);if(msgsnd(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), 0) == -1){fprintf(stderr, "msgsnd failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}}pthread_exit(NULL);}void *myThread2(void){int msgtype;struct msg_st data;while(1){printf ("myThread2 send to a string:");fgets(data.buf,sizeof(data.buf),stdin);data.msg_type = 1;if(msgsnd(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), 0) == -1){fprintf(stderr, "msgsnd failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}memset(data.buf,0,sizeof(data.buf));msgtype = 2;if(msgrcv(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), msgtype, 0) == -1){fprintf(stderr, "msgrcv failed with errno: %d\n", errno);exit(EXIT_FAILURE);}printf("myThread2 receive %s \n", data.buf);if(strncmp(data.buf,"88",strlen("88")) ==0 ){printf("88\n");break;}//data.msg_type  = data.msg_type_using +1; }pthread_exit(NULL);}int main(){int i=0, ret=0;pthread_t tid1,tid2;//建立消息队列msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);if(msgid == -1){fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d\n", errno);exit(EXIT_FAILURE);}printf("msgid = %d",msgid);printf("main creat thread1\n");ret = pthread_create(&tid1, NULL, (void*)myThread1, NULL);if (ret){perror("Create pthread1 error:\n");return 1;}printf("main creat thread2\n");ret = pthread_create(&tid2, NULL,(void*) myThread2, NULL);if (ret){perror("Create pthread2 error:");return 1; }pthread_join(tid1,NULL);pthread_join(tid2,NULL);while(1){sleep(1);}return 0;}

使用互斥锁通信

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include "stdlib.h"#include "unistd.h"pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cond;void hander(void *arg){printf("exit in hander \n");    free(arg);    (void)pthread_mutex_unlock(&mutex);}void *thread1(void *arg){     pthread_cleanup_push(hander, &mutex);     while(1)     {         printf("thread1 is running\n");         pthread_mutex_lock(&mutex); // 上锁1 printf("thread1 waiting ... \n");         pthread_cond_wait(&cond,&mutex); // 偷解锁，在解锁状态下等待，得到条件变量后再次上锁          printf("thread1 applied the condition\n");         pthread_mutex_unlock(&mutex);// 必须匹配LOCK      //    sleep(4);     }     pthread_cleanup_pop(0); } void *thread2(void *arg){     while(1)     {         printf("thread2 is running\n");         pthread_mutex_lock(&mutex);// 上锁2 printf("thread2 waiting ... \n");         pthread_cond_wait(&cond,&mutex);// 偷解锁，在解锁状态下等待，得到条件变量后再次上锁          printf("thread2 applied the condition\n");         pthread_mutex_unlock(&mutex);      //   sleep(1);     }}int main(){     pthread_t thid1,thid2;     printf("condition variable study!\n");     pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//互斥锁     pthread_cond_init(&cond,NULL); // 条件变量     pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);     pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);     sleep(1);     do     { printf("signal cond \n");         pthread_cond_broadcast(&cond);//pthread_cond_signal(&cond);sleep(2);}while(1);     sleep(20);     pthread_exit(0);    return 0;}