多核软件开发技术第五讲Linux多线程编程及调优.ppt

多核软件开发技术 第五讲： Linux多线程编程及调优,北京大学 二零零八年春季 *致谢：感谢Intel对本课程项目的资助,本讲主要内容,POSIX 线程库Pthreads介绍 POSIX pthreads库提供的基本线程的操作 线程的属性 线程互斥和同步 使用GDB 调试线程以及线程的调优,POSIX 线程库Pthreads介绍,使用fork() 创建进程 代价昂贵 进程间通信方式较复杂 操作系统在实现进程间的切换比线程切换更费时,使用pthreads库创建线程 创建进程比创建线程更快 线程间的通信方式更容 操作系统对线程的切换比对进程的切换更容易和快速,POSIX pthreads库提供的基本线程的操作,线程的创建,#include int pthread_create(pthread_t * thread, pthread_attr_t * attr, void *(*start_routine)(void *), void * arg );,线程的退出,显示的调用pthread_exit()结束线程执行 void pthread_exit(void *retval); 让线程处理程序返回 使用 pthread_cancel() 函数终止其他线程的执行 int pthread_cancel(pthread_t thread);,等待线程结束,使用 pthread_join() 函数等待被创建的线程结束 pthread_join() 函数会挂起创建线程的线程的执行 直到等待到想要等待的子线程 函数原型 ： int pthread_join(pthread_t th, void *thread_return);,线程的分离,主线程可以不断地创建子线程 子线程本身自己有自我回收内存资源的能力 函数原型： int pthread_detach(pthread_t th); pthread_detach() 和 pthread_join() 一般情况下不能同时使用,线程的属性,线程互斥和同步,mutex,Mutex：互斥设备(MUTual Exclusion device) mutex有如下特性： 原子性：对mutex的加锁和解锁操作是原子的 单一性：拥有mutex的线程除非释放mutex，否则其他线程不能拥有此mutex 非忙等待：等待mutex的线程处于等待状态，直到要等待的mutex处于未加锁状态，这时操作系统负责唤醒等待此mutex的线程,在POSIX 线程库中，存在三中类型的mutex： 快速(fast) mutex 递归(recursive) mutex 错误检测(error checking)mutex。,POSIX 线程库中与mutex相关函数,int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr); int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);,条件变量,可以使得一个线程在执行过程中，因满足某个条件而发出信号通知另一个线程 而另一个线程可以处于挂起状态，等待某个条件的满足后，才继续执行 条件变量必须和mutex一起使用来避免竞争,条件变量相关的操作函数,pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr); int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex); int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec * abstime); int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);,线程的撤销,int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate) int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype) void pthread_testcancel(void);,POSIX 信号量,用POSIX 信号量可实现传统P、V操作 int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); int sem_wait(sem_t * sem); int sem_trywait(sem_t * sem); int sem_post(sem_t * sem); int sem_getvalue(sem_t * sem, int * sval); int sem_destroy(sem_t * sem);,线程和信号处理,#include int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *newmask, sigset_t *oldmask); int pthread_kill(pthread_t thread, int signo); int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);,使用GDB 调试线程以及线程的调优,GDB是一个功能强大、运行稳定的程序调试工具 GDB不仅可以调试单进程程序，也可以调试多进程、多线程程序,使用GDB 调试线程以及线程的调优,在使用GDB调试程序之前，可执行程序编译选项应该加