Linux多線程及線程間同步

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1,、進(jìn)程和線程的區(qū)別
5 b& \0 c6 Y4 \6 S5 l, P/ T# S進(jìn)程的目的就是擔(dān)當(dāng)分配系統(tǒng)資源（CPU時(shí)間,、內(nèi)存等）的基本單位,。線程是進(jìn)程的一個(gè)執(zhí)行流，是CPU調(diào)度和分派的基本單位,，它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位,。一個(gè)進(jìn)程由幾個(gè)線程組成,線程與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源,。
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* C- v5 K$ I  B+ g9 D, U$ P地址空間：進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，包括文本區(qū)域（text region）,、數(shù)據(jù)區(qū)域（data region）和堆棧（stack region）;一個(gè)進(jìn)程崩潰后,，在保護(hù)模式下不會(huì)對(duì)其它進(jìn)程產(chǎn)生影響；線程只是一個(gè)進(jìn)程中的不同執(zhí)行路徑,，線程有自己的堆棧和局部變量(在運(yùn)行中必不可少的資源),，但線程之間沒有單獨(dú)的地址空間，一個(gè)線程死掉就等于整個(gè)進(jìn)程死掉,。同一進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的地址空間,。

7 E- V; E% k- B/ A* @通信：進(jìn)程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信——需要進(jìn)程同步和互斥手段的輔助,，以保證數(shù)據(jù)的一致性,。
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調(diào)度和切換：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多。

在多線程OS中,，進(jìn)程不是一個(gè)可執(zhí)行的實(shí)體,。

地址空間:進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元;進(jìn)程至少有一個(gè)線程;它們共享進(jìn)程的地址空間;而進(jìn)程有自己獨(dú)立的地址空間;
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資源擁有:進(jìn)程是資源分配和擁有的單位,同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的資源
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' }& q" l* x+ q$ g% ?) i( w線程是處理器調(diào)度的基本單位,但進(jìn)程不是.
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二者均可并發(fā)執(zhí)行.

2、使用線程原因
8 n. V5 r/ C. Q4 J8 ]" Q8 U. e    在Linux系統(tǒng)下,，啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空間,，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護(hù)它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段,，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式,。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址空間,，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù),，啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且,，線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間,。
, E# h  N! t" w    線程間方便的通信機(jī)制。對(duì)不同進(jìn)程來說,，它們具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間,，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進(jìn)行，這種方式不僅費(fèi)時(shí),，而且很不方便,。線程則不然，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間,，所以一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用,，這不僅快捷，而且方便,。


3,、線程操作的函數(shù)
) i3 Z- i  B; G& m: p#include <pthread.h>  
2 ]. j; l2 O; f6 |int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*func) (void *), void *arg);
int pthread_join (pthread_t tid, void ** status);
pthread_t pthread_self (void);
( E& d. b1 q$ Q3 ]( k, eint pthread_detach (pthread_t tid);
void pthread_exit (void *status);

: v. H- q1 a2 y! R, B2 xpthread_create：用于創(chuàng)建一個(gè)線程,，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）,。
4 [0 H' l. d5 h0 Q& G  r. ?pthread_t *tid：線程id的類型為pthread_t,，通常為無符號(hào)整型，當(dāng)調(diào)用pthread_create成功時(shí),，通過*tid指針返回,。

) E2 T9 I% L4 I0 `9 n$ Oconst pthread_attr_t *attr：指定創(chuàng)建線程的屬性，如線程優(yōu)先級(jí),、初始棧大小,、是否為守護(hù)進(jìn)程等�,？梢允褂肗ULL來使用默認(rèn)值,，通常情況下我們都是使用默認(rèn)值。

0 A4 [5 }5 _$ m& {( P9 V9 Gvoid *(*func) (void *)：函數(shù)指針func,，指定當(dāng)新的線程創(chuàng)建之后,，將執(zhí)行的函數(shù)。

5 s8 ]0 y& f. qvoid *arg：線程將執(zhí)行的函數(shù)的參數(shù),。嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)意義氣嗚嗚吧久零就易,，如果想傳遞多個(gè)參數(shù)，請(qǐng)將它們封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中,。

* E( D, i5 l4 U# ~% \/ i, T( ]" tpthread_join：用于等待某個(gè)線程退出,，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）,。
pthread_t tid：指定要等待的線程ID

void ** status：如果不為NULL,，那么線程的返回值存儲(chǔ)在status指向的空間中（這就是為什么status是二級(jí)指針的原因！這種才參數(shù)也稱為“值-結(jié)果”參數(shù)）,。
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" r- R7 Z$ z# m7 Xpthread_self：用于返回當(dāng)前線程的ID,。
pthread_detach：用于是指定線程變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，就像進(jìn)程脫離終端而變?yōu)楹笈_(tái)進(jìn)程類似,。成功返回0,，否則返回Exxx（為正數(shù)）。變?yōu)榉蛛x狀態(tài)的線程,，如果線程退出,，它的所有資源將全部釋放。而如果不是分離狀態(tài),，線程必須保留它的線程ID，退出狀態(tài)直到其它線程對(duì)它調(diào)用了pthread_join,。
pthread_exit用于終止線程,，可以指定返回值,，以便其他線程通過pthread_join函數(shù)獲取該線程的返回值。
void *status：指針線程終止的返回值,。
  g, [" [: l! h7 t. X/ c6 a
: t/ T; J0 S- _/ ]3 M4,、線程間互斥
6 G- l; N4 U$ v6 q# Z    使用互斥鎖（互斥）可以使線程按順序執(zhí)行。通常,，互斥鎖通過確保一次只有一個(gè)線程執(zhí)行代碼的臨界段來同步多個(gè)線程,。互斥鎖還可以保護(hù)單線程代碼,。
0 J+ E$ U/ A8 ~2 w8 iint pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mptr);  
& a& J0 V& t! h% @! w2 V- Cint pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mptr);
/ L) G0 ^  N9 T" h6 x& O( S
先聲明一個(gè)pthread_mutex_t類型的變量,，用作下面兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)。在對(duì)臨界資源進(jìn)行操作之前需要pthread_mutex_lock先加鎖,，操作完之后pthread_mutex_unlock再解鎖,。
- H' {0 r8 L) ^9 L7 l+ H- Z2 X/ e) j; z
. g5 }, h5 s0 h* u6 O
9 S* D: K7 i" O' ]8 J, r7 Q5、線程間同步
9 J% O+ ^8 W# @條件變量：使用條件變量可以以原子方式阻塞線程,，直到某個(gè)特定條件為真為止,。條件變量始終與互斥鎖一起使用。對(duì)條件的測試是在互斥鎖（互斥）的保護(hù)下進(jìn)行的,。
4 F9 u8 O6 u! V* Y/ w7 D' t#include <pthread.h>  
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr);  
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cptr);  
//Both return: 0 if OK, positive Exxx value on error
, J# T  Z% r% ]
pthread_cond_wait用于等待某個(gè)特定的條件為真,，pthread_cond_signal用于通知阻塞的線程某個(gè)特定的條件為真了。在調(diào)用者兩個(gè)函數(shù)之前需要聲明一個(gè)pthread_cond_t類型的變量,，用于這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù),。
! a3 U5 u8 ^/ `/*
是否熟悉POSIX多線程編程技術(shù)？如熟悉,，編寫程序完成如下功能：
" |+ s) r. r( B  1）有一int型全局變量g_Flag初始值為0,；
  2）在主線稱中起動(dòng)線程1，打印“this is thread1”,，并將g_Flag設(shè)置為1
  3）在主線稱中啟動(dòng)線程2,，打印“this is thread2”，并將g_Flag設(shè)置為2
  4）線程序1需要在線程2退出后才能退出
  5）主線程在檢測到g_Flag從1變?yōu)?,，或者從2變?yōu)?的時(shí)候退出

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