一、基本概念
1、线程就是进程的进程路线,它是进程内部的控制序列,或者说它是进程的一部分(进程是一个资源单位,线程是的一部分负责真正的执行)。
2、线程是轻量级的,没有自己独立的代码段、数据段、bss段、堆、环境变量、命令行参数、文件描述符、信号处理函数、当前目录等资源。
3、线程有自己独立的栈内存、线程ID、错误码、信号掩码等。
4、一个进程中可以包含多个线程(多个执行路线),但至少有一个,这个线程要主线程,//默认情况下主线程结束其它线程会跟着一起结束。
5、ps -T -p <pid> 或者使用htop命令查看线程
6、线程是进程的实体,可作为系统独立的任务高度和分派基本单位。
7、线程有不同状态,系统提供了线程的控制接口,如:创建、销毁、控制等。
8、进程中的所有线程都在同一个地址空间,进程中的所有资源对于线程来说都是共享的,因此多个线程协同工作需要解决资源竞争的问题(同步)。
9、线程的系统开销小,任务切换快,多个线程之间不需要数据交换,也就不需要类似IPC的通信机制,因此使用线程简单面高效。
10、线程之间有优先级的差异。
二、POSIX线程
1、早期的UNIX和Linux系统是没有线程概念的,微软的Windows系统首先使用的线程,之后UNIX和Linux系统也逐渐增加了线程。
2、早期各个厂商提供私有的线程库,但接口和实现差异比较大,不易于移植,在1995年IEEE POSIX 1003.1c标准,定义了统一的线程接口,遵循该标准的线程实现方式被统称为POSIX线程,即pthread。
3、pthread线程包含一个头文件pthread.h和一个共享库libpthread.so。
三、线程管理
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
功能:创建线程
thread:输出型参数,用于获取线程ID,
attr:线程属性,一般写NULL即可。
start_routine:线程的入口函数
注意:入口函数的参数和返回值要确保它们的持久化。
arg:传递给入口函数的参数
返回值:成功返回0,失败返回错误编码。
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
功能:等待线程结束,并获取线程结束时的返回值(释放线程资源)。
thread:要等待的线程和ID
retval:用于存储线程结束时的指针的地址
返回值:成功返回0,失败返回错误编码。
pthread_t pthread_self(void);
功能:获取当前线程的ID
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
功能:判断两个线程ID是否相等。
注意:部分系统的线程ID是以结构实现的,因此不能直接使用==运算符。
四、线程的执行轨迹
同步方式:(非分离状态)
创建子线程后,主线程调用pthread_join函数等待子线程终止,并释放线程资源。
异步方式:(分享状态)
无需创建者等待(创建者调用pthread_join函数会立即返回),线程终止后自行释放资源。
int pthread_detach(pthread_t thread);
功能:使用thread所标识的线程与创建者线程分离。
五、线程的终止
1、线程执行完后入口函数的最后一行代码。
2、线程调用pthread_exit函数。
void pthread_exit(void *retval);
注意:主线程结束并不会影响子线程的运行。
功能:结束当前结束并返回参数retval返回给pthread_join函数。
3、如果进程结束,那么所有的进程中的所有线程就都会结束。
任何线程调用exit系列函数会导致进程结束,所有的线程一起结束。
主函数中执行return val,所有结束一起结束;
4、向指定的线程发出取消请求。
int pthread_cancel(pthread_t thread);
功能:向指定的线程发出取消请求,默认情况下线程会响应。
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
功能:设置线程是不响应取消请求,并获取之前的状态。
PTHREAD_CANCEL_ENABLE 允许响应
PTHREAD_CANCEL_DISABLE 禁止响应
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED:延迟响应,在接收到取消文请求后不立即响应,而等到合适的时间再响应。
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS:立即响应,被取消的线程在接收取消请求后立即响应。
六、线程属性
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
功能:初始化线程属性结构体,必须使用此函数(成员中有使用到堆内存)。
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
功能:销毁线程属性结构
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
功能:设置线程的分离状态属性
int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
功能:获取线程的分离状态属性
int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope);
功能:设置线程的竞争范围属性
int pthread_attr_getscope(pthread_attr_t *attr, int *scope);
功能:获取线程的竞争范围属性
PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 在系统范围内与其它线程竞争
PTHREAD_SCOPE_PROCESS 在进程内与其它线程竞争
int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr);
功能:设置线程的栈内存地址
int pthread_attr_getstackaddr(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr);
功能:获取线程的栈内存地址
int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
功能:设置线程栈内存的大小
int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);
功能:获取线程栈内存的大小
int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize);
功能:设置栈尾的警戒区大小
int pthread_attr_getguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize);
功能:获取栈尾的警戒区大小
int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr,void *stackaddr, size_t stacksize);
功能:设置线程的栈内存地址和栈内存大小
int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr,void **stackaddr, size_t *stacksize);
功能:获取线程的栈内存地址和栈内存大小
int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);
功能:设置线程的调试策略
SCHED_FIFO 先进入先出策略
SCHED_RR 轮转策略
给每个线程分配时间片,一旦线程的时间片耗尽,系统移动到下一线程。
SCHED_OTHER 普通策略
优先级最低,任何就绪状态的FIFO、RR线程都会抢占此类线程。
int pthread_attr_getschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int *policy);
int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr,const struct sched_param *param);
功能:设置线程的调试参数
struct sched_param {
int sched_priority; 线程的优先级,数值越大级别越高。
};
int pthread_attr_getschedparam(pthread_attr_t *attr,struct sched_param *param)
功能:获取线程的调试参数
int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,int inheritsched);
功能:设置线程的继承属性
PTHREAD_INHERIT_SCHED,新线程继承创建者的相关属性,但忽略调度属性。
PTHREAD_EXPLICIT_SCHED,新线程使用attr参数作为其属性。
int pthread_attr_getinheritsched(pthread_attr_t *attr,int *inheritsched);
功能:获取线程的继承属性
int pthread_attr_setaffinity_np(pthread_attr_t *attr,size_t cpusetsize, const cpu_set_t *cpuset);
功能:指定线程在哪些CPU的核上运行。
int pthread_attr_getaffinity_np(pthread_attr_t *attr,size_t cpusetsize, cpu_set_t *cpuset);
获取:线程在哪些CPU的核上运行。