Linux多线程实践(2) --线程基本API

POSIX线程库

  与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”开头,要使用这些函数库，要通过引入头文,而且链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项[Ubuntu系列系统需要添加的是”-pthread”选项而不是”-lpthread”,如Ubuntu 14.04版本,深度Ubuntu等]

1.pthread_create

int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
		const pthread_attr_t *restrict attr,
		void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);

创建一个新的线程

参数

  thread:线程ID

  attr:设置线程的属性，一般设置为NULL表示使用默认属性

  start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数

  arg:传给线程启动函数的参数

返回值：成功返回0；失败返回错误码;

附-Posix错误检查

  UNIX传统的函数:成功返回0，失败返回-1，并且对设置全局变量errno以指定错误类型。然而pthreads函数出错时不会设置全局变量errno（而其他的大部分POSIX函数会设置errno）。而是将错误代码通过返回值返回;

  pthreads同样也提供了线程内的errno变量，对于每一个线程, 都有一个errno的值, 以支持其它使用errno的代码。对于pthreads函数的错误，建议通过返回值进行判定，因为读取返回值要比读取线程内的errno变量的开销更小!

/** 实践: 新的错误检查与错误退出函数 **/
inline void err_check(const std::string &msg, int retno)
{
    if (retno != 0)
        err_exit(msg, retno);
}
inline void err_exit(const std::string &msg, int retno)
{
    std::cerr << msg << ": " << strerror(retno) << endl;
    exit(EXIT_FAILURE);
}

2.pthread_exit

void pthread_exit(void *value_ptr);

线程终止

  value_ptr:指向该线程的返回值；注意：value_ptr不能指向一个局部变量。

3.pthread_join

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

等待线程结束

  value_ptr:它指向一个指针，后者指向线程的返回值(用户获取线程的返回值)

/** 示例: 等待线程退出 **/
void *thread_rotine(void *args)
{
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        printf("B");
        fflush(stdout);
        usleep(20);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t thread;
    int ret = pthread_create(&thread, NULL, thread_rotine, NULL);
    err_check("pthread_create", ret);


    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        printf("A");
        fflush(stdout);
        usleep(20);
    }

    ret = pthread_join(thread, NULL);
    err_check("pthread_join", ret);
    putchar('\n');
    return 0;
}

4.pthread_self

pthread_t pthread_self(void);

返回线程ID

/** 示例：主控线程与子线程传递数据 **/
typedef struct _Student
{
    char name[20];
    unsigned int age;
} Student;

void *threadFunction(void *args)
{
    cout << "In Thread: " << pthread_self() << endl;
    Student tmp = *(Student *)(args);
    cout << "Name: " << tmp.name << endl;
    cout << "Age: " << tmp.age << endl;

    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    Student student = {"xiaofang",22};

    pthread_t thread;
    //启动创建并启动线程
    pthread_create(&thread,NULL,threadFunction,&student);
    //等待线程结束
    pthread_join(thread,NULL);

    return 0;
}

5.pthread_cancel

int pthread_cancel(pthread_t thread);

取消一个执行中的线程

6.pthread_detach

int pthread_detach(pthread_t thread);

  将一个线程分离-如果在新创建的线程结束时主线程没有结束同时也没有调用pthread_join，则会产生僵线程，次问题可以通过设置线程为分离的(detach)来解决；

总结：进程　VS. 线程

/** 将并发echo server改造成多线程形式 
注意线程竞速问题的解决
**/
void echo_server(int clientSocket);
void *thread_routine(void *arg);
int main()
{
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if (sockfd == -1)
        err_exit("socket error");

    int optval = 1;
    if (setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&optval,sizeof(optval)) == -1)
        err_exit("setsockopt error");

    struct sockaddr_in serverAddr;
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(8002);
    serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    //绑定本机的任意一个IP地址
    if (bind(sockfd,(struct sockaddr *)&serverAddr,sizeof(serverAddr)) == -1)
        err_exit("bind error");

    if (listen(sockfd,SOMAXCONN) == -1)
        err_exit("listen error");

    while (true)
    {
        int peerSockfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
        if (peerSockfd == -1)
            err_exit("accept error");

        pthread_t tid;
        /**注意: 下面这种用法可能会产生"竞速问题"
                当另一个连接快读快速到达, peerSockfd的内容更改,
                新创建的线程尚未将该值取走时,线程读取的就不是
                我们想让线程读取的值了
        int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_routine, (void *)&peerSockfd);
        **/
        //解决方案: 为每一个链接创建一块内存
        int *p = new int(peerSockfd);
        int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_routine, p);
        if (ret != 0)
            err_thread("pthread_create error", ret);
    }
    close(sockfd);
}

void *thread_routine(void *args)
{
    //将线程设置分离状态, 避免出现僵尸线程
    pthread_detach(pthread_self());
    int peerSockfd = *(int *)args;
    //将值取到之后就将这块内存释放掉
    delete (int *)args;

    echo_server(peerSockfd);
    cout << "thread " << pthread_self() << " exiting ..." << endl;
    pthread_exit(NULL);
}
void echo_server(int clientSocket)
{
    char buf[BUFSIZ] = {0};
    int readBytes;
    while ((readBytes = read(clientSocket, buf, sizeof(buf))) >= 0)
    {
        if (readBytes == 0)
        {
            cerr << "client connect closed" << endl;
            break;
        }
        if (write(clientSocket, buf, readBytes) == -1)
        {
            cerr << "server thread write error" << endl;
            break;
        }
        cout << buf;
        bzero(buf, sizeof(buf));
    }
}