Linux多線程及線程間同步

tainqing

1,、進(jìn)程和線程的區(qū)別
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,。

1 ~2 b$ y0 y* m5 y  I$ P/ s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,。

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,。

* i3 K3 o8 }& \& H8 t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,。
' ]  Z: t9 _/ d) ~; ~
在多線程OS中，進(jìn)程不是一個(gè)可執(zhí)行的實(shí)體,。

6 x+ ~6 K2 g% }, I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;

2 g! y0 V) j: }9 A# \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

線程是處理器調(diào)度的基本單位,但進(jìn)程不是.

3 k0 y- n8 _  g" _二者均可并發(fā)執(zhí)行.
& \; v& B: X" L  t* i  \% A
2,、使用線程原因
    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。
    線程間方便的通信機(jī)制,。對不同進(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)
8 Z! V& z; X: M+ u: N+ Q" m% n#include <pthread.h>  
int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*func) (void *), void *arg);
2 o1 H6 w5 @, Y/ d) Rint pthread_join (pthread_t tid, void ** status);
pthread_t pthread_self (void);
int pthread_detach (pthread_t tid);
void pthread_exit (void *status);
+ r/ Y, b! E) p* N3 f& Q, a" e: a
! o. i" |( i) Z: r5 n3 Mpthread_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)）。
pthread_t *tid：線程id的類型為pthread_t,，通常為無符號整型,，當(dāng)調(diào)用pthread_create成功時(shí)，通過*tid指針返回,。

const pthread_attr_t *attr：指定創(chuàng)建線程的屬性,，如線程優(yōu)先級、初始棧大小,、是否為守護(hù)進(jìn)程等,。可以使用NULL來使用默認(rèn)值,，通常情況下我們都是使用默認(rèn)值,。

void *(*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),。

9 s; F  l, {( k8 B2 rvoid *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),，請將它們封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中,。
" a( z, Y9 L: k6 k
pthread_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是二級指針的原因,！這種才參數(shù)也稱為“值-結(jié)果”參數(shù)）。

pthread_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_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,。
* q# y$ J& l( b8 Q8 C. Q* m* Q# Ivoid *status：指針線程終止的返回值。
1 Y+ V8 ^4 s8 ~/ _6 I2 J' T8 S
- s+ s& v$ \+ b/ j4,、線程間互斥
    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,�,；コ怄i還可以保護(hù)單線程代碼。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mptr);  
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mptr);

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,。


! ~' t7 q3 V: U2 y2 s: U: C7 D5,、線程間同步
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,。對條件的測試是在互斥鎖（互斥）的保護(hù)下進(jìn)行的,。
( O0 D, \# s+ y% r#include <pthread.h>  
. D0 U0 H9 a2 O1 v7 e( gint 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
: b  M! K2 y  c0 H' f- }3 s# ]
% L& _: s# j+ ^; W5 X2 I7 _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)。
/*
) W; D$ U- f) q5 A! \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：
  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
  j5 n( I0 q3 G3 X/ J. y; O$ ]  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
# w( d% @( p9 x% v, n8 _  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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