《Linux 应用编程》—第13章 Linux 多线程编程

目录

  • 多线程概述

    • 什么是线程
    • 线程与进程的关系
    • 为什么使用多线程
  • POSIX Threads 概述
  • 线程管理
    • 线程ID
    • 创建与终止
      • 创建线程
      • 终止线程
      • 线程范例1
    • 连接与分离
      • 线程分离
      • 线程连接
      • 线程范例2
    • 线程属性
      • 属性对象
      • 线程状态
      • 线程栈
      • 线程范例3
  • 线程安全
  • 互斥量
  • 条件变量

多线程概述

什么是线程

线程是进程内的顺序执行流，一个进程中可以并发多条线程，每条线程并行执行不同的任务。

线程与进程的关系

  • 一个线程只能属于一个进程，一个进程可以包含多个线程，但是至少有一个主线程
  • 资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源
  • 线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位（这里说的是操作系统资源吧）
  • 在创建或撤销进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销大于创建或撤销线程时的开销（也就是说创建或撤销进程包含创建或撤销线程，同时还有分配和回收资源）

小声bb:在FreeRTOS等小型操作系统,或者说是任务调度微内核里面好像没有进程的概念.

引用"阮一峰"的博客内容

CPU：工厂； 假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。

进程：车间； 进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。

一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

线程：工人； 线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

车间的空间是工人们共享的，比如许多房间（内存空间）是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。

可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。

一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。

还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。

时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。

不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。

为什么使用多线程

  • 方便通信和数据交换

    线程间有方便的通信和数据交换机制。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。

  • 更高效的利用CPU

    使用多线程可以提高应用程序响应(说明多线程也是轮转的)。这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术，将耗时长的操作置于一个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。

POSIX Threads 概述

POSIX Threads（通常简称为 Pthreads）定义了创建和操纵线程的一套 API 接口， 一般用于 Unix-like POSIX 系统中（如 FreeBSD、 GNU/Linux、 OpenBSD、 Mac OS 等系统）。

Pthreads接口根据功能划分：

  • 线程管理
  • 互斥量
  • 条件变量
  • 同步

写Pthreads多线程程序的时远源码需要包含pthread.h头文件，LDFLAGS += -pthread，可以用来指定需要包含的库。Makefile 选项 CFLAGS 、LDFLAGS 、LIBS可以了解一下。

线程管理

待总结

线程ID

定义：可以看做是线程的句柄，用来引用一个线程

  • pthread_self()函数

    • 作用：获取线程自己的ID
    • 返回值：pthread_t
    • 形参：void
  • pthread_equal函数
    • 作用：比较两个线程ID是否相等
    • 返回值：相等返回非0值，否则返回0
    • 形参：pthread_t类型的两个参数

创建与终止

创建线程

终止线程

线程范例1

连接与分离

线程分离

线程连接

线程范例2

线程属性

属性对象

线程状态

线程栈

线程范例3

线程安全

待总结

互斥量

待总结

条件变量

待总结

原文地址：https://www.cnblogs.com/dluff/p/12355325.html

时间： 2024-10-16 14:56:05

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