linux下多线程的创建与等待详解

 

linux下多线程的创建与等待详解

 

所有线程都有一个线程号,也就是Thread ID。其类型为pthread_t。通过调用pthread_self()函数可以获得自身的线程号。
下面说一下如何创建一个线程。
通过创建线程,线程将会执行一个线程函数,该线程格式必须按照下面来声明:
void * Thread_Function(void *)
创建线程的函数如下:

int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
      const pthread_attr_t *restrict attr,
      void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);

下面说明一下各个参数的含义:
thread:所创建的线程号。
attr:所创建的线程属性,这个将在后面详细说明。
start_routine:即将运行的线程函数。
art:传递给线程函数的参数。
下面是一个简单的创建线程例子:

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
/* Prints x’s to stderr. The parameter is unused. Does not return. */
void* print_xs (void* unused)
{
    while (1)
    fputc (‘x’, stderr);
    return NULL;
}
/* The main program. */
int main ()
{
    pthread_t thread_id;
    
/* Create a new thread. The new thread will run the print_xs
    function. */

    pthread_create (&thread_id, NULL, &print_xs, NULL);
    /* Print o’s continuously to stderr. */
    while (1)
    fputc (‘o’, stderr);
    return 0;
}

在编译的时候需要注意,由于线程创建函数在libpthread.so库中,所以在编译命令中需要将该库导入。命令如下:
gcc –o createthread –lpthread createthread.c
如果想传递参数给线程函数,可以通过其参数arg,其类型是void *。如果你需要传递多个参数的话,可以考虑将这些参数组成一个结构体来传递。另外,由于类型是void *,所以你的参数不可以被提前释放掉。
下面一个问题和前面创建线程类似,不过带来的问题回避进程要严重得多。如果你的主线程,也就是main函数执行的那个线程,在你其他线程推出之前就已经退出,那么带来的bug则不可估量。通过pthread_join函数会让主线程阻塞,直到所有线程都已经退出。

pthread_join:使一个线程等待另一个线程结束。
代码中如果没有pthread_join主线程会很快结束从而使整个进程结束,从而使创建的线程没有机会开始执行就结束了。加入pthread_join后,主线程会一直等待直到等待的线程结束自己才结束,使创建的线程有机会执行。

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

thread:等待退出线程的线程号。
value_ptr:退出线程的返回值。
下面一个例子结合上面的内容:

int main ()
{
    pthread_t thread1_id;
    pthread_t thread2_id;
    struct char_print_parms thread1_args;
    struct char_print_parms thread2_args;
    /* Create a new thread to print 30,000 x’s. */
    thread1_args.character = ’x’;
    thread1_args.count = 30000;
    pthread_create (&thread1_id, NULL, &char_print, &thread1_args);
    /* Create a new thread to print 20,000 o’s. */
    thread2_args.character = ’o’;
    thread2_args.count = 20000;
    pthread_create (&thread2_id, NULL, &char_print, &thread2_args);
    /* Make sure the first thread has finished. */
    pthread_join (thread1_id, NULL);
    /* Make sure the second thread has finished. */
    pthread_join (thread2_id, NULL);
    /* Now we can safely return. */
    return 0;
}

下面说一下前面提到的线程属性。
在我们前面提到,可以通过pthread_join()函数来使主线程阻塞等待其他线程退 出,这样主线程可以清理其他线程的环境。但是还有一些线程,更喜欢自己来清理退出的状态,他们也不愿意主线程调用pthread_join来等待他们。我 们将这一类线程的属性称为detached。如果我们在调用pthread_create()函数的时候将属性设置为NULL,则表明我们希望所创建的线 程采用默认的属性,也就是jionable。如果需要将属性设置为detached,则参考下面的例子:

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void * start_run(void * arg)
{
//do some work
}
int main()
{
    pthread_t thread_id;
    pthread_attr_t attr;
    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    pthread_create(&thread_id,&attr,start_run,NULL);
    pthread_attr_destroy(&attr);
    sleep(5);
    exit(0);
}

在线程设置为joinable后,可以调用pthread_detach()使之成为detached。但是相反的操作则不可以。还有,如果线程已经调用pthread_join()后,则再调用pthread_detach()则不会有任何效果。
线程可以通过自身执行结束来结束,也可以通过调用pthread_exit()来结束线程的执行。另外,线程甲可以被线程乙被动结束。这个通过调用pthread_cancel()来达到目的。

int pthread_cancel(pthread_t thread);

函数调用成功返回0。
当然,线程也不是被动的被别人结束。它可以通过设置自身的属性来决定如何结束。
线程的被动结束分为两种,一种是异步终结,另外一种是同步终结。异步终结就是当其他线程调用 pthread_cancel的时候,线程就立刻被结束。而同步终结则不会立刻终结,它会继续运行,直到到达下一个结束点(cancellation point)。当一个线程被按照默认的创建方式创建,那么它的属性是同步终结。
通过调用pthread_setcanceltype()来设置终结状态。

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

state:要设置的状态,可以为PTHREAD_CANCEL_DEFERRED或者为PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS。
那么前面提到的结束点又是如何设置了?最常用的创建终结点就是调用pthread_testcancel()的地方。该函数除了检查同步终结时的状态,其他什么也不做。
上面一个函数是用来设置终结状态的。还可以通过下面的函数来设置终结类型,即该线程可不可以被终结:

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

state:终结状态,可以为PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE。具体什么含义大家可以通过单词意思即可明白。
最后说一下线程的本质。其实在Linux中,新建的线程并不是在原先的进程中,而是系统通过 一个系统调用clone()。该系统copy了一个和原先进程完全一样的进程,并在这个进程中执行线程函数。不过这个copy过程和fork不一样。 copy后的进程和原先的进程共享了所有的变量,运行环境。这样,原先进程中的变量变动在copy后的进程中便能体现出来。

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