文章参考: http://www.cnblogs.com/forstudy/archive/2012/04/05/2433853.html
一. 进程和线程
进程
(1) 系统中程序执行和资源分配的基本单位
(2) 每个进程有自己的数据段、代码段和堆栈段
(3) 在进行切换时需要有比较复杂的上下文切换
(3) 在进行切换时需要有比较复杂的上下文切换
线程
(1) 减少处理机的空转时间,支持多处理器以及减少上下文切换开销, 比创建进程小很多
(2) 进程内独立的一条运行路线
(3) 处理器调度的最小单元,也称为轻量级进程
(4) 一个进程可以有多个线程,有多个线程控制表及堆栈寄存器,共享一个用户地址空间
二. 线程函数
1. 线程标识
pthread_t pthread_self();
返回值: 返回线程ID,linux规定为无符号长整数
2. 线程相等
int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);
返回值: 判断两个线程是否相等
3. 创建线程
返回值:
1). 成功,返回0
2). 失败,返回错误码
说明:
1). 线程创建完成之后,就开始从线程函数入口开始执行
4. 退出线程
void pthread_exit(void* retVal);
参数:
1). retVal,线程结束的返回值,通常设置为NULL
说明:
1). 线程函数执行完毕之后当前线程也就退出了,如果使用thread_exit则是主动的退出线程
5. 等待线程
int pthread_join(pthread_t tid, void** retVal);
参数:
1. tid,线程标识符
2. retVal,用来存储被等阻塞线程的返回值,通常设置为NULL
返回值:
1. 成功,返回0
2. 失败,返回错误码
说明:
1. 这是一个线程阻塞函数,调用它的线程将会一直等待被阻塞的线程结束为止。函数返回时,被阻塞的线程资源被回收
三. 线程同步与互斥
1. 互斥锁
(1) 减少处理机的空转时间,支持多处理器以及减少上下文切换开销, 比创建进程小很多
(2) 进程内独立的一条运行路线
(3) 处理器调度的最小单元,也称为轻量级进程
(4) 一个进程可以有多个线程,有多个线程控制表及堆栈寄存器,共享一个用户地址空间
二. 线程函数
1. 线程标识
pthread_t pthread_self();
返回值: 返回线程ID,linux规定为无符号长整数
2. 线程相等
int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);
返回值: 判断两个线程是否相等
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> int main(){ pthread_t thread_id; thread_id=pthread_self(); // 返回调用线程的线程ID printf("Thread ID: %lu.\n",thread_id); if (pthread_equal(thread_id,pthread_self())) { if (thread_id==0) { printf("Equal!\n"); } else { printf("Not equal!\n"); } return 0; } }
3. 创建线程
int
pthread_create(pthread_t *tid,
const
pthread_attr_t *attr,(
void
*)(*start_routine)(
void
*),
void
*arg);
参数:
1)tid, 线程标识符
2)attr, 线程属性,通常设置为NULL
3)start_routine, 线程函数
4)arg, 传递给线程函数的参数
1). 成功,返回0
2). 失败,返回错误码
说明:
1). 线程创建完成之后,就开始从线程函数入口开始执行
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <iostream> void *thrd_func(void *arg); pthread_t tid; int main(){ if (pthread_create(&tid,NULL,thrd_func,NULL)!=0) { printf("Create thread error!\n"); exit(1); } sleep(1); //sleep主线程,保证子线程能够执行成功 printf("TID in pthread_create function: %lu.\n",tid); printf("Main process: PID: %d,TID: %lu.\n",getpid(), pthread_self()); return 0; } void *thrd_func(void *arg){ printf("I am new thread!\n"); printf("New process: PID: %d,TID: %lu.\n",getpid(), pthread_self()); printf("New process: PID: %d,TID: %lu.\n",getpid(), tid); pthread_exit(NULL); return 0; }
4. 退出线程
void pthread_exit(void* retVal);
参数:
1). retVal,线程结束的返回值,通常设置为NULL
说明:
1). 线程函数执行完毕之后当前线程也就退出了,如果使用thread_exit则是主动的退出线程
5. 等待线程
int pthread_join(pthread_t tid, void** retVal);
参数:
1. tid,线程标识符
2. retVal,用来存储被等阻塞线程的返回值,通常设置为NULL
返回值:
1. 成功,返回0
2. 失败,返回错误码
说明:
1. 这是一个线程阻塞函数,调用它的线程将会一直等待被阻塞的线程结束为止。函数返回时,被阻塞的线程资源被回收
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <iostream> void *thrd_func1(void *arg); void *thrd_func2(void *arg); int main(){ pthread_t tid1,tid2; void *tret; // 创建线程tid1,线程函数thrd_func1 if (pthread_create(&tid1,NULL,thrd_func1,NULL)!=0) { printf("Create thread 1 error!\n"); exit(1); } // 创建线程tid2,线程函数thrd_func2 if (pthread_create(&tid2,NULL,thrd_func2,NULL)!=0) { printf("Create thread 2 error!\n"); exit(1); } // 主线程等待线程tid1结束 int retCode = pthread_join(tid1, NULL); printf("Thread 1 exit code:%d\n", retCode); // 主线程等待线程tid2结束 pthread_join(tid2, NULL); printf("Thread 2 exit code:%d\n", retCode); return 0; } void *thrd_func1(void *arg){ printf("Thread 1 returning!\n"); return ((void *)1); // 自动退出线程 } void *thrd_func2(void *arg){ printf("Thread 2 exiting!\n"); pthread_exit((void *)2); // 线程主动退出,返回(void *)2 }
三. 线程同步与互斥
线程共享进程的资源和地址空间,对这些资源进行操作时,必须考虑线程间同步与互斥问题
三种线程同步机制
三种线程同步机制
•互斥锁
•信号量
•条件变量
互斥锁更适合同时可用的资源是惟一的情况,信号量更适合同时可用的资源为多个的情况
互斥锁更适合同时可用的资源是惟一的情况,信号量更适合同时可用的资源为多个的情况
1. 互斥锁
(1) 用简单的加锁方法控制对共享资源的原子操作,只有两种状态: 上锁、解锁
(2) 可把互斥锁看作某种意义上的全局变量
(3) 在同一时刻只能有一个线程掌握某个互斥锁,拥有上锁状态的线程能够对共享资源进行操作
(4) 若其他线程希望上锁一个已经被上锁的互斥锁,则该线程就会挂起,直到上锁的线程释放掉互斥锁为止
互斥锁保证让每个线程对共享资源按顺序进行原子操作
互斥锁主要包括下面的基本函数:
互斥锁初始化:pthread_mutex_init()
互斥锁上锁:pthread_mutex_lock()
互斥锁判断上锁:pthread_mutex_trylock()
互斥锁解锁:pthread_mutex_unlock()
消除互斥锁:pthread_mutex_destroy()
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <iostream> #define THREAD_NUM 3 #define REPEAT_TIMES 5 #define DELAY 4 pthread_mutex_t mutex; void *thrd_func(void *arg); int main(){ pthread_t thread[THREAD_NUM]; int no; void *tret; srand((int)time(0)); //初始化互斥锁 pthread_mutex_init(&mutex,NULL); for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){ if (pthread_create(&thread[no],NULL,thrd_func,(void*)no)!=0) { printf("Create thread %d error!\n",no); exit(1); } else { printf("Create thread %d success!\n",no); } //主线程等待子线程结束 for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){ if (pthread_join(thread[no],&tret)!=0){ printf("Join thread %d error!\n",no); exit(1); } else { printf("Join thread %d success!\n",no); } } pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; } void *thrd_func(void *arg){ int thrd_num=(int)arg; int delay_time,count; //加锁 if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0) { printf("Thread %d lock failed!\n",thrd_num); pthread_exit(NULL); } printf("Thread %d is starting.\n",thrd_num); for(count=0;count<REPEAT_TIMES;count++) { delay_time=(int)(DELAY*(rand()/(double)RAND_MAX))+1; sleep(delay_time); printf("\tThread %d:job %d delay =%d.\n",thrd_num,count,delay_time); } printf("Thread %d is exiting.\n",thrd_num); //解锁 pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_exit(NULL); }