Linux线程

概念

• 书面 通常线程指的是共享相同地址空间的多个任务
• 人话 带有时间片的函数

特点

使用多线程的好处

• 大大提高了任务切换效率
• 避免了额外的TLB&cache的刷新

线程共享的资源

• 可执行指令
• 静态数据
• 进程中打开的文件描述符
• 当前的工作目录
• 用户ID
• 用户组ID

线程独占的资源

• 线程ID
• PC（程序计数器）和相关寄存器
• 堆栈
• 错误号(errno)
• 优先级
• 执行状态和属性

linux线程库

1. 安装及更新

   • sudo apt-get install manpages-posix-dev manpages-posix

2. pthread线程库提供了如下基本条件

   • 创建线程
   • 回收线程
   • 结束线程

3. 同步和互斥机制

   • 信号量
   • 互斥锁
   • 条件变量

基本函数

创建线程 pthread_create

int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void *(*routine)(void *),void *arg);//返回值：成功返回0，失败返回错误码//参数：thread  线程对象attr    线程属性，NULL代表默认属性routine 线程执行的函数arg     传递给routine的参数

回收线程 pthread_join

int pthread_join(pthread_t threa,void **retval);//功能调用线程阻塞直到thread结束//返回值成功返回0，失败时返回错误码//参数*retval接收线程thread的返回值thread要收回的线程对象

结束线程 pthread_exit

void pthread_exit(void *retval);//功能结束当前线程，线程私有资源被释放//参数retval不能是局部变量retval可被其他线程通过pthread_join获取

同步和互斥

同步机制

• 同步（synchronization）指的是多个任务按照约定的先后次序相互配合完成一件事情
• 由信号量来决定线程是继续运行还是阻塞等待

互斥机制

• 临界资源 一次只允许一个任务（进程、线程）访问资源
• 临界区 访问临界资源的代码
  pthread_mutex互斥锁,就是互斥机制

线程实现同步互斥的方法

线程互斥锁

1. 锁属于互斥机制
2. 基本函数
   
   • 初始化锁 pthread_mutex_init();
   • 互斥锁上锁 pthread_mutex_lock();
   • 判断互斥锁上锁 pthread_mutex_trylock();
   • 互斥锁解锁 pthread_mutex_unlock();
   • 消除互斥锁 pthread_mutex_destroy();

条件变量

1. 属于同步机制

2. 基本函数

   • 初始化 pthread_cond_init();
     
     • pthread_cond_init(条件变量ID，属性);
   • 等待资源 pthread_cond_wait();
     
     • pthread_cond_wait(条件变量ID，锁的ID);
     • 必须搭配锁来使用
   • 告知资源到达 pthread_cond_signal();

3. 等待操作包含的几个步骤

   1. 解锁
   2. 进入等待状态
   3. 资源到达
   4. 加锁

信号量

1. 概念

   • 信号量代表某一类资源，其值表示系统中该资源的数量
   • 信号量是一个受保护的变量
     
     • 初始化
     • P操作（申请资源）
     • V操作（释放资源）

2. Posix信号量

   • 无名信号量（基于内存的信号量）

3. P/V操作

   • P(S)含义如下
     
     • 如果信号量的值大于0，线程获得资源（信号量-1）且线程继续运行不会阻塞
     • 如果信号量等于0，线程无法获得资源且阻塞在那里
   • V(S)含义如下
     
     • 线程释放资源（信号量+1）
     • 如果有任务等待资源，则唤醒等待任务，让其继续运行。

进程和线程的不同点

\ 进程 线程 地址空间 独占 共享 通信 7中（Unix早期通信3种、System V 3种、套接字） 信号量、互斥锁、条件变量 调度和切换 系统开销大，切换较慢 系统开销小，切换迅速 依赖性 相互独立 依赖于进程