Linux多任務編程——線程

線程基礎

　　△ 由於進程的地址空間是私有的，因此在進行上下文切換時，系統開銷比較大

　　△ 在同一個進程中創建的線程共享該進程的地址空間

　　△ 通常線程值得是共享相同地址空間的多個任務

　　△ 每個線程的私有這些私有資源：線程ID、PC（程序計數器）和相關寄存器、棧{局部變量，函數返回地址}、錯誤號、信號掩碼和優先級、執行狀態和屬性

　　△ 線程間同步和互斥機制有：信號量、互斥鎖、條件變量

 

1--- 線程相關函數

　　　在Linux中一般通過第三方線程庫來實現： 以下主要是 New POSIX Thread Library （NPTL）；

　　　#include <pthread.h>

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　　　int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*routine)(void *), void *arg);　　　　　　//創建一個新線程

　　　thread：要創建的線程　　　　　　　　attr：指定的線程屬性， NULL表示缺省屬性　　　　　　　　routine：線程中要執行的函數　　　　　　　　argv：傳遞給線程執行的函數的參數

　　　返回鍵　　成功：0　　　　　出錯：錯誤號

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　　　int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);　　　　//等待一個線程的結束

　　　thread：要等待的線程；　　　　　　　　value_ptr：指針*value_ptr指向線程返回的參數

　　　返回值　　成功：0　　　　　出錯：錯誤號

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　　　void pthread_exit（void *value_ptr）；　　　　　//退出線程

　　　value_ptr：線程退出時的返回值

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　　　int pthread_cancel(pthread_t thread);　　　　　　　　//給線程發送終止信號

　　　thread：要發送信號的進程

 

2--- 多線程編程示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

char message[32] = "Hello world";
void *thread_function(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t a_thread;
    void *thread_result;
    
   if (pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, (void *)message) < 0);            //使用缺省屬性創建線程
   {
        perror("fail to pthread create");
        exit(-1);
    }
    printf("waiting for thread to finish\n");
    if (pthread_join(a_thread, &thread_result) < 0)            //等待線程結束
    {
         perror("fail to pthread join");
         exit(-1); 
    }
    printf("MESSAGE is now %s\n", message);

    return 0;
}

void *thread_function(void *arg)
{
 
    srtcpy(message, "marked by thread");
    pthread_exit("Thank you for the cpu time");
}

 

3--- 編譯多線程程序

　　# gcc -o sample sample.c -lpthread -D_REENTRANT

　　-lpthred：；鏈接pthread庫

　　-D_REENTRANT：生成可重入代碼

　　pthread_key_create(); 線程私有數據　　unix/linux下線程私有數據實現原理及使用方法

 

4--- 線程池 thread_pool

　　大多數的網絡服務器，包括Web服務器都具有一個特點，就是單位時間內必須處理數目巨大的連接請求，但是處理時間卻是比較短的。在傳統的多線程服務器模型中是這樣實現的：一旦有個請求到達，就創建一個新的線程，由該線程執行任務，任務執行完畢之后，線程就退出。這就是"即時創建，即時銷毀"的策略。盡管與創建進程相比，創建線程的時間已經大大的縮短，　　但是如果提交給線程的任務是執行時間較短，而且執行次數非常頻繁，那么服務器就將處於一個不停的創建線程和銷毀線程的狀態。這筆開銷是不可忽略的，尤其是線程執行的時間非常非常短的情況。

　　線程池就是為了解決上述問題的，它的實現原理是這樣的：在應用程序啟動之后，就馬上創建一定數量的線程，放入空閑的隊列中。這些線程都是處於阻塞狀態，這些線程只占一點內，不占用CPU。當任務到來后，線程池將選擇一個空閑的線程，將任務傳入此線程中運行。當所有的線程都處在處理任務的時候，線程池將自動創建一定的數量的新線程，用於處理更多的任務。執行任務完成之后線程並不退出，而是繼續在線程池中等待下一次任務。當大部分線程處於阻塞狀態時，線程池將自動銷毀一部分的線程，回收系統資源。

　　下面是一個簡單線程池的實現，這個線程池的代碼是我參考網上的一個例子實現的，由於找不到出處了，就沒辦法注明參考自哪里了。它的方案是這樣的：程序啟動之前，初始化線程池，啟動線程池中的線程，由於還沒有任務到來，線程池中的所有線程都處在阻塞狀態，當一有任務到達就從線程池中取出一個空閑線程處理，如果所有的線程都處於工作狀態，就添加到隊列，進行排隊。如果隊列中的任務個數大於隊列的所能容納的最大數量，那就不能添加任務到隊列中，只能等待隊列不滿才能添加任務到隊列中。

　　實現代碼：簡單Linux線程池　http://www.cnblogs.com/venow/archive/2012/11/22/2779667.html