名师线程部分课件.ppt

1、单线程和多线程的进程,进程创建,进程A 栈 堆 BSS区 全局变量 代码段,进程B 栈 堆 BSS区 全局变量 代码段,Fork(),线程创建,进程A 线程A 栈 堆 BSS区 全局变量 代码段,线程B 栈,Pthread_creat(),进程、线程应用比较,多线程模型,线程已在许多系统中实现,但各系统实现的方式不同 用户级线程 supported above the kernel and managed without kernel support 即用户线程仅存在于用户空间中。对于这种线程的创建、撤消、切换、线程之间的同步与通信，都无需用系统调用来实现。 内核支持线程 supported

2、and managed directly by the operating system 即无论是用户进程中的线程还是系统进程中的线程，它们的创建、撤消、切换、线程之间的同步与通信等，都是依靠内核实现的。在内核空间还为每一个内核支持线程设置了一个线程控制块，内核是通过该控制块而感知某线程存在的，并对其加以控制。,用户级线程的实现,线程管理是由用户级的线程库来完成的 主要的三个线程库： POSIX Pthreads Win32 threads Java threads 优点：能快速地创建和管理。 缺点：如果内核是单线程的，那么任何一个用户级线程若执行阻塞系统调用进会引起整个进程阻塞，即使还有其它

3、线程可以在应用程序内运行。,内核级线程,由操作系统内核直接支持 Examples Windows XP/2000 Solaris Linux Tru64 UNIX Mac OS X 绝大多数操作系统都支持内核线程。,线程库,线程库给开发人员提供了创建和管理线程的API。 主要有两种实现线程库的方式 provide the library entirely in user space with no kernel support. All code and data structures for the library exist in user space. implement kernel-

4、level library supported directly by the O.S. Code and data structures for the library exist in kernel space. Invoking a function results in a system call to the kernel 有三种主要的线程库: (1) POSIX Pthreads, (2) Win32, and (3) Java,Pthreads,POSIX 标准定义的 (IEEE 1003.1c) API ，用来创建和同步线程。 通常，实现Pthread规范的线程库局限于 UNI

5、X 操作系统系列中 (Solaris, Linux, Mac OS X),Pthreads,举例: 创建一个独立的线程来计算一个非负整数N的累加和。,程序分析,假设程序可执行文件名为testthread,运行时传递一个非负数值参数，程序创建一个子线程计算该数值的累加和，然后主线程输出结果。 例如 testthread 20 定义主线程和子线程共享的全局整型变量sum； 定义线程函数void * runner(void *param); main(int argc, char *argv ) /* *argv )用来接收运行时传递的参数*/ 创建子线程 ； 调度运行子线程，并把argv 1中的参

6、数值传递给线程； 主线程等待子线程结束； 子线程结束后，由主线程输出结果sum； ,Pthreads,#include #include int sum; /* this data is shared by the thread(s) */ void *runner(void *param); /* the thread */ main(int argc, char *argv ) pthread_t tid; /* the thread identifier */ pthread_attr_t attr; /* set of attributes for the thread */ /* g

7、et the default attributes */ pthread_attr_init( ,Pthreads,void *runner(void *param) int upper = atoi(param); int i; sum = 0; if (upper 0) for (i = 1; i = upper; i+) sum += i; pthread_exit(0); ,程序说明,所有的pthread程序都要包括pthread.h头文件 pthread_t tid 定义了将要创建的线程的标识符 pthread_attr_t attr 声明代表了线程的属性，可以用pthread_at

8、tr_init( for (i=0;i500;i+) fputc(x,stderr); void* fun2() int i; for (i=0;i500;i+) fputc(y,stderr); ,程序举例,int main() pthread_t t1,t2; pthread_create( ,程序举例,#include void* fun (char *ch) int i; for (i=0;i500;i+) fputc(*ch,stderr); ,程序举例,int main() pthread_t t1,t2; char c1=x,c2=y; pthread_create( ,程序举例

9、,#include struct para char cc; int looptimes; ; void* fun (struct para *ch) int i; for (i=0;ilooptimes;i+) fputc(ch-cc,stderr); ,程序举例,int main() pthread_t t1,t2; struct c1,c2; c1.ch=x; c2.ch=y; c1.looptimes=500; c2.looptimes=100; pthread_create( ,Linux Threads,Linux 内核在2.2版中引入了线程机制。Linux提供了fork，这是具有传统进程复制功能的系统调用。Linux还提供了clone，其功能类似于创建一个线程。Clone与fork的行为很相似，它不是创建调用进程的复制，而是创建一个独立的进程以共享原来