多线程程序设计

多线程：线程(thread)技术早在60年代就被提出,但真正应用多线程到操作系统中去,是在80年代中期,solaris是这方面的佼佼者。传统的Unix也支持线程的概念,但是在一个进程(process)中只允许有一个线程,这样多线程就意味着多进程。现在,多线程技术已经被许多操作系统所支持,包括Windows/NT、Linux。

使用多线程的理由之一是:和进程相比,它是一种非常“节俭”的多任务操作方式。在Linux系统下,启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种"昂贵"的多任务工作方式。运行于一个进程中的多个线程,它们之间使用相同的地址空间,而且线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计,一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右。

使用多线程的理由之二是:线程间方便的通信机制。对不同进程来说,它们具有独立的数据空间,要进行数据的传递只能通过进程间通信的方式进行,这种方式不仅费时,而且很不方便。线程则不然,由于同一进程下的线程之间共享数据空间,所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用,这不仅快捷,而且方便。

除了以上所说的优点外,多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式,有如下优点:
（1）使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时,不同的线程运行于不同的CPU上。
（2）改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程,成为几个独立或半独立的运行部分,这样的程序会利于理解和修改。

Linux 系统下的多线程遵循 POSIX 线程接口,称为 pthread 。编写 Linux 下的多线程程序,需要使用头文件 pthread.h ,连接时需要使用库 libpthread.a 。

创建线程：

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t * tidp,const pthread_attr_t *attr, void *(*start_rtn)(void *),void *arg)
tidp :线程 id
attr :线程属性 ( 通常为空 )
start_rtn :线程要执行的函数
arg : start_rtn 的参数

编译：

因为pthread的库不是linux系统的库,所以在进行编译的时候要加上-lpthread
# gcc filename -lpthread

终止线程：

如果进程中任何一个线程中调用exit或_exit,那么整个进程都会终止。线程的正常退出方式有:
(1) 线程从启动例程中返回
(2) 线程可以被另一个进程终止
(3) 线程自己调用pthread_exit函数

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void * rval_ptr)
功能:终止调用线程
Rval_ptr:线程退出返回值的指针。

线程等待：

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t tid,void **rval_ptr)
功能:阻塞调用线程,直到指定的线程终止。
Tid :等待退出的线程id
Rval_ptr:线程退出的返回值的指针

线程标识：

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void)
功能:
获取调用线程的 thread identifier

清除：

线程终止有两种情况:正常终止和非正常终止。线程主动调用 pthread_exit 或者从线程函数中 return 都将使线程正常退出,这是可预见的退出方式;非正常终止是线程在其他线程的干预下,或者由于自身运行出错(比如访问非法地址)而退出,这种退出方式是不可预见的。不论是可预见的线程终止还是异常终止,都会存在资源释放的问题,如何保证线程终止时能顺利的释放掉自己所占用的资源,是一个必须考虑解决的问题。

从 pthread_cleanup_push 的调用点到pthread_cleanup_pop 之间的程序段中的终止动作(包括调用 pthread_exit() 和异常终止,不包括 return )都将执pthread_cleanup_push() 所指定的清理函数。

注意：不包括return。

#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void *),void *arg)
功能:将清除函数压入清除栈
Rtn:清除函数
Arg:清除函数的参数

#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_pop(int execute)
功能:将清除函数弹出清除栈
参数:
Execute执行到pthread_cleanup_pop()时是否在弹出清理函数的同时执行该函数,非0:执行; 0:不执行。