【Linux】—— Linux线程控制

Linux下线程的控制

创建线程

• 由于Linux下不可以像创建进程一样直接用命令创建线程，因此这里我们得先介绍一下POSLX线程库

POSLX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_ 打头的
• 要使用这些函数库，要通过引入头文件<pthread.h>
• 链接这些线程函数库时要使用编译器命令的-lpthread选项

创建线程函数原型

• thread:该参数是一个指针，当线程创建成功时，用来返回创建的线程ID。
• attr:该参数用于指定线程的属性，NULL表示使用默认属性。
• start_routine:该参数为一个函数指针，指向线程创建后要调用的函数。这个被线程调用的函数也称为线程函数。
• arg:该参数指向传递给线程函数的参数。

线程创建成功时，pthread_create函数返回0，若不为0则说明创建线程失败。线程创建成功后，新创建的线程开始运行第三个参数所指向的函数，原来的线程继续运行。

了解创建线程的函数之后，我们接着来使用一下这个函数

我们来看一下执行结果

从执行结果中我们可以看到的确有两个线程在并发执行各自的代码，但是我们又怎么清楚的看到自己创建的新线程呢，这里我们来介绍一条命令ps -ajL 该命令可以帮助我们查看线程相关信息

我们可以看到前两个线程的PID是相同的但是不同的是LWP，那什么是LWP呢，其实LWP就是我们线程的ID，我们在之前也提过进程ID，进程ID是标识唯一的一个的进程的，同样LWP线程ID也是用来标识唯一的一个线程的。

用户态	系统调用
线程ID	pid_t gettid(void);
进程ID	pid_t getpid(void);

了解了这些概念之后我们来修改一下我们的代码，获取一下我们的pthread_create的一个参数，这里说的线程ID和我们刚刚通过ps -ajL命令获取的线程ID并不是同一个，前一个是因为线程操作系统调度器的最小单位，该线程ID用于唯一标识该线程的，而我们现在获取的pthread_create的一个参数指向的一个虚拟内存，该内存单元的地址即为新创建线程的ID

我们可以看到这串数字很大，我们将其转换为16进制看一下，我们看着个序列好像有点像一个地址，没错其实就是一个地址，而该地址就是我们线程的ID

线程ID即进程地址空间布局

• 这里再强调一次，我们通过pthread_ create函数会产生一个线程ID，存放在第一个参数指向的地址中。这个线程ID和前面说的LWP表示的线程ID不是一回事。
• 前面讲的线程ID属于进程调度的范畴。因为线程是轻量级进程，是操作系统调度器的最小单位，所以需要一个数值来唯一表示该线程。
• pthread_ create函数第一个参数指向一个虚拟内存单元，该内存单元的地址即为新创建线程的线程ID，属于NPTL线程库的范畴。线程库的后续操作，就是根据该线程ID来操作线程的。
• 线程库NPTL提供了pthread_ self函数，可以获得线程自身的ID：
  
  我们刚刚将获取的的pthread_ create函数的第一个参数转换为一个16进制序列之后也发现它很像一个地址，其实对于Linux目前实现的NPTL实现而言，pthread_t类型的线程ID，本质就是一个进程地址空间上的一个地址。

线程终止

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程,可以有三种方法:

1. 从线程函数return。这种方法对主线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
2. 线程可以调用pthread_ exit终止自己。
3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

• pthread_exit函数
  

需要注意,pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

• pthread_cancel函数
  

线程等待

线程等待的原因其实和进程等待的原因相似，避免线程退出之后，其空间未被释放，从而导致内存泄漏的问题，很好理解，那我们介绍一下让线程等待的函数

• pthread_join函数
  

调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终止状态是不同的，总结如下:

1. 如果thread线程通过return返回,value_ ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
2. 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。
3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
4. 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给value_ ptr参数
   
   了解了概念我们就来用一下这个函数
   
   执行结果
   

线程分离

• 默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
• 如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源。
  

可以是线程组内其他线程对目标线程进行分离，也可以是线程自己分离:

pthread_detach(pthread_self());

这里要注意一点就是：joinable和分离是冲突的，一个线程不能既是joinable又是分离的

还是接着用一下这个函数

我们看运行结果，和错误返回码，我们就知道刚刚强调的线程分离和线程等待时冲突的，一个线程是不可能又是分离又是等待的。

总结

这里我们讲了有关线程控制的相关函数，创建线程，终止线程，线程等待，线程分离等，这些函数都不难理解，主要还是得多练习才能够熟练的使用。