多核程序设计Linux多线程编程

1、lIEEE POSIX 标准 p1003.1c (Pthreads) 定义了处理线程的一系列C 语言类型的API。l在Linux中，线程一般被认为是“轻量级的进程”。lLinux 创建进程所使用的函数是fork() 或者vfork()。而对线程的创建和管理Linux 可以使用POSIX的线程库pthreads提供的APIs。l使用fork()创建进程和使用POSIX线程库差别:使用fork() 创建进程的特点：代价昂贵，通常子进程需要拷贝父进程的整个上下文，比如数据等。进程间的通信方式比较复杂，比如使用管道、消息、共享内存等方法。操作系统在实现进程间的切换比线程切换更费时。使用POSIX pt

2、hreads库创建线程的特点：线程可使用存在于进程中的资源。线程间的通信方式更容易，比如通过进程中的变量，可以让多个线程共享数据。操作系统对线程的切换比对进程的切换更容易和快速。l线程的创建pthreads 线程库中提供的创建线程的函数是pthread_create() #include int pthread_create(pthread_t * thread, pthread_attr_t * attr, void *(*start_routine)(void *), void * arg);l线程的退出在线程的处理函数中，可以显示的调用pthread_exit()结束线程执行，也可以不调

3、用pthread_exit()，而只是让线程处理程序返回。void pthread_exit (void* retval); 除了pthread_exit() 函数，可以让当前调用pthread_exit() 的线程显示地退出外，线程也可以使用 pthread_cancel() 函数终止其他线程的执行。int pthread_cancel(pthread_t thread);l等待线程结束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。int pthread_join(pthread_t th, void *thread_return);l线程的分离主

4、线程创建子线程，且子线程本身自己有自我回收内存资源的能力。int pthread_detach(pthread_t th);l获得当前线程标志使用pthread_self() 函数可以获得当前线程的标志，pthread_self() 的返回值就是当前线程的标志。pthread_t pthread_self(void);l原子性。对mutex的加锁和解锁操作是原子的，一个线程进行 mutex 操作的过程中，其他线程不能对同一个 mutex 进行其他操作。l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。l非忙等待。等待mutex的线程处于等待状态，直到要等待的m

5、utex处于未加锁状态，这时操作系统负责唤醒等待此mutex的线程。l在POSIX线程库当中，存在三种类型的mutex快速快速（fast）mutex一个线程锁定了mutex，其他线程想要获得此mutex时，必须等待mutex处于未锁定状态递归递归(recursive)mutex 已经拥有此mutex的线程可执行多次加锁操作，且不必等待mutex处于未加锁状态，但是对于其他线程，要想获得此mutex，必须等待此mutex处于未锁定状态错误检测错误检测(error checking)mutex 当一个错误检测mutex已经被一个线程锁定时，其他线程想要锁定这个mutex，则锁定函数pthread_

6、mutex_lock()函数将返回edeadlk值 lPOSIX 线程库对mutex提供了以下函数进行操作： 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 pthrea

7、d_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);l初始化mutex pthread_mutex_t fastmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_t recmutex=PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NPpthread_mutex_t errchkmutex=PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP;l线程使用mutex的简单代码如下：pthread_mutex_t mylock;mylock= PTHREAD_MUTEX_INIT

8、IALIZER;pthread_mutex_lock(&mylock);/*.*/pthread_mutex_unlock(&mylock);l条件变量是线程的同步设备，在线程间使用条件变量可以使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，等待某个条件满足后，才继续执行，相关操作如下（条件变量必须和mutex一起使用来避免竞争情况）：pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_

9、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_d

10、estroy(pthread_cond_t *cond);l一个线程可以通过向另一个线程发送请求来结束另一个线程的执行，当一个线程响应了撤销请求，就相当于执行了pthread_exit（pthread_canceled）操作，许多POSIX线程库函数 都是撤销点。lPOSIX pthreads库中关于撤销操作的函数有： int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);PTHREAD_CANCEL_ENABLE 接受线程撤销请求PTHREAD_CANCEL_DISABLE不接受线程撤销请求int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);改变响应撤销请求的类型 void pthread_testcancel(void);测试未决的撤销并且执行它，目的是在代码中显式地检测撤销请求 l在