linux线程基础篇----线程属性

linux线程基础----线程属性

一、线程属性

　　本节作为指引性介绍，linux下线程的属性是可以根据实际项目需要，进行设置，之前我们讨论的线程都是

　　采用线程的默认属性，默认属性已经可以解决绝大多数开发时遇到的问题。如我们对程序的性能提出更高

　　的要求那么需要设置线程属性，比如可以通过设置线程栈的大小来降低内存的使用，增加最大线程个数。

　　1.线程属性pthread_attr_t结构体如下：

　　typedef struct{

　　　　　　int detachstate; //线程的分离状态

　　　　　　int schedpolicy; //线程调度策略

　　　　　　struct sched_param schedparam; //线程的调度参数

　　　　　　int inheritsched; //线程的继承性

　　　　　　int scope; //线程的作用域

　　　　　　size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小

　　　　　　int stackaddr_set; //线程的栈设置

　　　　　　void* stackaddr; //线程栈的位置（最低地址）

　　　　　　size_t stacksize; //线程栈的大小

　　　　　　} pthread_attr_t;

　　主要结构体成员：

1. 线程分离状态 detachstate

2. 线程栈大小（默认平均分配）stacksize

3. 线程栈警戒缓冲区大小（位于栈末尾）guardsize 参 APUE.12.3 线程属性

4. 线程栈最低地址 stackaddr

　　2.属性设置　　

　　 1.属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数

　　之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

　　 2.线程属性主要包括如下属性：作用域（scope）、栈尺寸（stack size）、栈地址（stack address）、优先级（priority）、

　　分离的状态（detached state）、调度策略和参数（scheduling policy and parameters）。

　　默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

二、线程属性控制函数

　　1.线程属性初始化与销毁

　　注意：应先初始化线程属性，再pthread_create创建线程

　　初始化线程属性（给结构体分配空间，相当于malloc）

　　　　int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功：0；失败：错误号

　　销毁线程属性所占用的资源（释放结构体资源，相当于free）

　　　　int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功：0；失败：错误号

　　2.线程属性之分离属性

　　线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

　　非分离状态：线程的默认属性是非分离状态，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。

　　只有当pthread_join()函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。

　　分离状态：分离线程没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，

　　马上释放系统资源。应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。

　　线程分离状态的函数：

　　设置线程属性，分离or非分离

　　　　int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

　　获取程属性，分离or非分离

　　int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

参数：attr：已初始化的线程属性

　　　　　　detachstate： PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）

　　　　　　　　　　　　 PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）

　　注意事项：如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，

　　它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。

　　解决方法：要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait

函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。

　　但是注意不要使用诸如wait()之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。

　　3.线程属性之栈地址　　

　　系统支持：POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。

　　也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。

　　函数作用：当进程栈地址空间不够用时，指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstack和

　　pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

　　修改栈地址的函数：

　　int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功：0；失败：错误号

　　int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功：0；失败：错误号

　　参数：attr：指向一个线程属性的指针（由pthread_attr_init函数初始化）

　　　　　stackaddr：返回获取的栈地址（malloc分配）

　　　　 stacksize：返回获取的栈大小

　　4.线程属性之栈大小

　　当系统中有很多线程时，可能需要减小每个线程栈的默认大小，防止进程的地址空间不够用,

　　当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时，可能需要增大线程栈的默认大小。

　　修改栈大小的函数：

　　　　int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功：0；失败：错误号

　　　　int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功：0；失败：错误号

　　　　参数：attr：指向一个线程属性的指针（由pthread_attr_init函数初始化）

　　　　 stacksize：返回线程的堆栈大小

　　总结：如果希望改变默认的栈大小，而又不想自己处理线程栈的分配问题，使用pthread_attr_setstacksize函数就非常有用。

　　设置stacksize属性时，选择的stacksize不能小于PTHREAD_STACK_MIN。

　　5.线程属性之栈警戒区

　　线程属性guardsize控制着线程栈末尾之后用以避免栈溢出的扩展内存大小。这个属性默认值是由具体实现在定义的，

　　但常用值是系统页大小。可以把guardsize线程属性设置为0，不允许属性的这一特征行为发生：在这种情况下，不会提供

　　警戒缓冲区。同样，如果修改了栈地址stackaddr，系统就会默认由我们自己管理栈，进而使警戒缓冲区机制无效，等同

　　于把guardsize置为0；

　　设置栈警戒缓冲区的函数：

　　　　int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr,size_t guardsize); 成功：0；失败：错误号

　　　　int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict guardsize); 成功：0；失败：错误号

　总结：如果guardsize被修改了，操作系统可能会把它取为页大小的整数倍。如果线程的栈指针溢出到警戒区，应用程序就可能

　　通过信号接收到出错信息。　

　　示例函数：线程属性控制　

#include <pthread.h>

#define SIZE 0x100000
void *th_fun(void *arg)
{
    while (1) 
        sleep(1);
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int err, detachstate, i = 1;
    pthread_attr_t attr;
    size_t stacksize;
    void *stackaddr;

    pthread_attr_init(&attr);        
    pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);
    pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);

    if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
        printf("thread detached\n");
    else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)
        printf("thread join\n");
    else
        printf("thread unknown\n");

    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

    while (1) {
        stackaddr = malloc(SIZE);
        if (stackaddr == NULL) {
            perror("malloc");
            exit(1);
        }
        stacksize = SIZE;
        pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);
        err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);
        if (err != 0) {
            printf("%s\n", strerror(err));
            exit(1);
        }
        printf("%d\n", i++);
    }
    pthread_attr_destroy(&attr);
    return 0;
}

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