《Linux 应用编程》—第13章 Linux 多线程编程

多线程概述

什么是线程

线程是进程内的顺序执行流,一个进程中可以并发多条线程,每条线程并行执行不同的任务。

线程与进程的关系

  • 一个线程只能属于一个进程,一个进程可以包含多个线程,但是至少有一个主线程
  • 资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源
  • 线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位(这里说的是操作系统资源吧)
  • 在创建或撤销进程时,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的开销大于创建或撤销线程时的开销(也就是说创建或撤销进程包含创建或撤销线程,同时还有分配和回收资源)

小声bb:在FreeRTOS等小型操作系统,或者说是任务调度微内核里面好像没有进程的概念.

引用"阮一峰"的博客内容

CPU:工厂; 假定工厂的电力有限,一次只能供给一个车间使用。也就是说,一个车间开工的时候,其他车间都必须停工。背后的含义就是,单个CPU一次只能运行一个任务。

进程:车间; 进程就好比工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。

一个车间里,可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

线程:工人; 线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

车间的空间是工人们共享的,比如许多房间(内存空间)是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存

可是,每间房间的大小不同,有些房间最多只能容纳一个人,比如厕所。里面有人的时候,其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。

一个防止他人进入的简单方法,就是门口加一把锁。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"(Mutual exclusion,缩写 Mutex),防止多个线程同时读写某一块内存区域。

还有些房间,可以同时容纳n个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。

时的解决方法,就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了,就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。

不难看出,mutex是semaphore的一种特殊情况(n=1时)。也就是说,完全可以用后者替代前者。但是,因为mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。

为什么使用多线程

  • 方便通信和数据交换

    线程间有方便的通信和数据交换机制。对不同进程来说,它们具有独立的数据空间,要进行数据的传递只能通过通信的方式进行,这种方式不仅费时,而且很不方便。线程则不然,由于同一进程下的线程之间共享数据空间,所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用,这不仅快捷,而且方便。

  • 更高效的利用CPU

    使用多线程可以提高应用程序响应(说明多线程也是轮转的)。这对图形界面的程序尤其有意义,当一个操作耗时很长时,整个系统都会等待这个操作,此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作,而使用多线程技术,将耗时长的操作置于一个新的线程,可以避免这种尴尬的情况。

POSIX Threads 概述

POSIX Threads(通常简称为 Pthreads)定义了创建和操纵线程的一套 API 接口, 一般用于 Unix-like POSIX 系统中(如 FreeBSD、 GNU/Linux、 OpenBSD、 Mac OS 等系统)。

Pthreads接口根据功能划分:

  • 线程管理
  • 互斥量
  • 条件变量
  • 同步

写Pthreads多线程程序的时远源码需要包含pthread.h头文件,LDFLAGS += -pthread,可以用来指定需要包含的库。Makefile 选项 CFLAGS 、LDFLAGS 、LIBS可以了解一下。

线程管理

待总结

线程ID

定义:可以看做是线程的句柄,用来引用一个线程

  • pthread_self()函数
    • 作用:获取线程自己的ID
    • 返回值:pthread_t
    • 形参:void
  • pthread_equal函数
    • 作用:比较两个线程ID是否相等
    • 返回值:相等返回非0值,否则返回0
    • 形参:pthread_t类型的两个参数

创建与终止

创建线程

终止线程

线程范例1

连接与分离

线程分离

线程连接

线程范例2

线程属性

属性对象

线程状态

线程栈

线程范例3

线程安全

待总结

互斥量

待总结

条件变量

待总结

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转载自www.cnblogs.com/dluff/p/12355325.html