線程基礎(chǔ)

線程是進程的一個執(zhí)行單元躯护，執(zhí)行一段程序片段庞钢，線程共享全局變量；線程的查看可以使用命令或者文件來進行查看；命令：ps -T -p <pid> -T:表示用于開啟線程查看室谚；top -H -p <pid> -H 用于開啟線程查看；還可以通過htop 使用F2開啟樹狀圖查看選項溉旋，或者開啟顯示自定義線程名選項救军；F10用于退出設(shè)置；文件：/proc/PID/task 線程的名字默認和進程相同毒嫡；/proc/PID/task/comm線程名稱癌蚁；

線程的相關(guān)函數(shù)

線程標識

pthread_t pthread_self(void)；返回值是當前線程ID兜畸，可以使用%lu打印線程pid的值努释；設(shè)置線程名稱：int prctl(int option,unsigned long arg2)；PR_GET_NAME用于獲得當前線程的名字咬摇，PR_SET_NAME伐蒂，用于設(shè)置當前線程的名字；arg2：線程名稱最大長度為15個字節(jié)肛鹏，并且應該以'\0'結(jié)尾逸邦，一共16個字符；返回值：0表示成功非0表示出錯在扰；
thread01.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/prctl.h>

int main(){
    printf("PID:%d,TID:%lu\n",getpid(),pthread_self());
    char name[16] = {0};
    prctl(PR_SET_NAME,"test");
    prctl(PR_GET_NAME,name);
    printf("TNAME:%s\n",name);
}

thread02.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/prctl.h>

int info(){
    printf("PID:%d,TID:%lu",getpid(),pthread_self());
    char name[16] = {0};
    prctl(PR_GET_NAME,name);
    printf("TNAME:%s\n",name);
}

void* method(void* arg){
    info();
}

int main(){
    info();
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,NULL,method,NULL);
    printf("new tid:%lu\n",tid);
    sleep(1);
}

線程創(chuàng)建

int pthread_create(pthread_t *tidp,pthread_attr_t *attr,void (start_rtn)(void),void *arg)缕减；tidp：線程ID指針；
?attr：線程屬性：綁定：pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope)芒珠；scope：PTHREAD_SCOPE_PROCESS：表示不進行綁定桥狡，這個是默認的選項；PTHREAD_SCOPE_SYSTEM表示綁定輕進程(LWP)/內(nèi)核線程；
?分離：pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate)裹芝；detachstate：PTHREAD_CREATE_DETACHED：表示分離線程部逮；PTHREAD_CREATE_JOINABLE表示非分離線程；
?線程使用的是缺省的堆棧嫂易，線程的優(yōu)先級和父進程同級別兄朋；
線程的ID指針返回值是void類型的指針函數(shù)；arg：表示的是start_rtn的形式參數(shù)炬搭；返回值0表示成功蜈漓，非0表示出錯；

線程消亡

線程的消亡分為正常終止和線程取消兩種情況宫盔；線程正常終止：對于子線程來說線程處理函數(shù)return 返回一個返回值融虽，線程可以終止，線程終止還可以調(diào)用pthread_exit(void* retval);來進行處理灼芭，retval：表示函數(shù)的返回指針有额，只要pthread_join中的第二個參數(shù)retval不是NULL，這個值江北傳遞給retval彼绷，如果用在線程回調(diào)函數(shù)中巍佑，將返回線程數(shù)據(jù)；

對于主線程：線程合并：int pthread_join(pthread_t tid, void **retval)寄悯；tid：被等待的線程標識符萤衰，retval一個用戶定義的指針，它可以用來存儲被等待線程的返回值猜旬，返回值：0表示成功脆栋，非0表示錯誤碼；當進行線程合并時洒擦，可以由其他線程來終止椿争，并且回收資源；
pthread_join.c：線程取消函數(shù)

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/prctl.h>

int info(){
    printf("PID:%d,TID:%lu",getpid(),pthread_self());
    char name[16] = {0};
    prctl(PR_GET_NAME,name);
    printf("TNAME:%s\n",name);
}

void* method(void* arg){
    sleep(5);
    info();
}

int main(){
    info();
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,NULL,method,NULL);
    printf("new tid:%lu\n",tid);
    //sleep(1);
    pthread_join(tid,NULL);
}

主線程終止的另一種方式是線程分離int pthread_detach(ppthread_t tid)熟嫩；tid：表示要釋放線程的標識符秦踪，返回值0表示成功，非0表示錯誤碼掸茅；但是這樣是不能被其他線程終止的椅邓，存儲在它終止時，有系統(tǒng)自動的回收釋放昧狮；

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

線程取消：取消點取消景馁，如果線程接收到取消信號，到達指定位置才能能取消陵且，取消點取消分為手動：void pthread_testcancle(void)裁僧；自動：通過引起阻塞的系統(tǒng)調(diào)用來取消；
?線程取消：發(fā)送取消信號：int pthread_cancel(pthread_t pthread)慕购，需要注意的是：發(fā)送成功并不一定意味著thread線程就會終止聊疲，發(fā)送CANCEL指令后，使用pthread_join 函數(shù)沪悲，等待指定的線程完全退出以后获洲，在繼續(xù)執(zhí)行，否則容易產(chǎn)生段錯誤殿如；函數(shù)的返回值0表示成功贡珊，非0值表示失敗涉馁；
?設(shè)置當前線程的取消類型：int pthread_setcancelstate(int state门岔，int *oldstate)；state：PTHREAD_CANCEL_ENABLE：線程取消啟用烤送；PTHREAD_CANCEL_DISABLE：表示線程取消禁用寒随；oldstate：表示線程之前的狀態(tài)；
?設(shè)置當前線程的取消類型：int pthread_setcanceltype(int type,int *oldtype)帮坚；type：PTHREAD_CANCEL_DEFFERED：表示取消點取消妻往；PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS：表示立即退出；oldstate：表示之前的取消類型试和；
?設(shè)置取消點：void pthread_testcanel(void)讯泣；
pthread_cancel.c

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

long count = 0;

void* default_func(void* arg){
    for(;;){
        pthread_testcancel();
        count++;
    }
}

void* disable_func(void* arg){
    pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);
    for(;;){
        pthread_testcancel();
        count++;
    }
}
void* force_func(void* arg){
    pthread_setcanceltype( PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);
    for(;;){
        count++;
    }
}

void* disable_force_func(void* arg){
    pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);
    pthread_setcanceltype( PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);
    for(;;){
        count++;
    }
}
void* watch(void* arg){
    for(;;){
        sleep(1);
        printf("count:%d\n",count);
    }
}

void* cancel(void* arg){
    sleep(5);
    pthread_t* ptid = arg;
    printf("cancel %lu\n",ptid[0]);
    pthread_cancel(ptid[0]);    
}

int main(int argc,char* argv[]){
    typedef void* (*Func)(void*); 
    Func funcs[3] = {default_func,watch,cancel}; 

    int c;
    while((c=getopt(argc,argv,"dp"))!=-1){
        switch(c){
            case 'd':
                funcs[0] = (funcs[0] == default_func?disable_func:disable_force_func);
                break;
            case 'p':
                funcs[0] = (funcs[0] == default_func?force_func:disable_force_func);
                break;
        }
    }

    pthread_t tids[3];
    int i=0;
    for(;i<3;i++){
        pthread_create(&tids[i],NULL,funcs[i],&tids);
        printf("create thread %lu\n",tids[i]);
    }
    for(i=0;i<3;i++){
        pthread_join(tids[i],NULL);
    }

}

發(fā)送信號：int pthread_kill(pthread_t tid, int sig)阅悍；tid：表示線程ID好渠，sig：信號晦墙，0表示保留信號，用于測試線程是否存在寡痰，信號為正數(shù)表示系統(tǒng)自定義信號或者系統(tǒng)自定義信號抗楔；返回值：0表示調(diào)用成功，ESRCH：表示線程不存在拦坠；EINVAL：表示信號不合法连躏；

設(shè)置線程并發(fā)度：并發(fā)度表示線程并發(fā)的數(shù)目，int pthread_setconcurrency(int level)贞滨；獲取線程并發(fā)度：int pthread_getconcurrency(void)入热；
?void pthread_cleanup_push(void (routine)(void),void *arg)拍棕；void pthread_cleanup_pop(int execute)；execute通常為0勺良；關(guān)于線程的信息可以man 7 threads绰播；
?線程間通信使用全局變量的方式進行；

線程同步

信號量

信號量的創(chuàng)建：int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value)尚困；sem：表示信號量對象蠢箩；pshared：表示信號量的類型，0表示線程共享事甜，<0：表示進程共享谬泌；value：用于表示初始值；返回值0表示成功逻谦，-1表示失斦剖怠；

?銷毀：int sem_destory(sem_t *sem)邦马；sem：表示信號量對象潮峦；返回值0表示成功，-1表示失斢掠ぁ忱嘹；

等待：包括三種：阻塞等待，int sem_wait(sem_t *sem)耕渴；sem：標識信號量對象拘悦；返回值0表示成功，-1表示失敵髁场础米；非阻塞等待：int sem_trywait(sem_t *sem)；sem：表示信號量對象添诉；返回值0表示成功屁桑，-1表示失敗栏赴；超時等待：int sem_timedwait(sem_t *sem蘑斧，struct timespec *abstime)；sem：表示信號量對象须眷；abstime：表示等待時間竖瘾；-1表示等待超時，0表示成功花颗；
?觸發(fā)：sem：信號量對象捕传；0：表示成功；-1：表示成功扩劝；

互斥量

互斥量和信號量的區(qū)別：
?1庸论、互斥量用于線程的互斥职辅，信號用于線程的同步互斥：是指某一資源同時只允許一個訪問者對其進行訪問，具有唯一性和排他性聂示，但是滬指無法限制資源訪問者對其資源的訪問順序罐农，也就是訪問是無序的；同步：是指在互斥的基礎(chǔ)上催什，通過其它機制實現(xiàn)訪問者對資源的有序訪問，在大多數(shù)情況下宰睡，同步已經(jīng)實現(xiàn)了互斥蒲凶，特別是所有寫入資源的情況 都是互斥的，少數(shù)情況是指可以允許多個訪問者同時訪問資源拆内；
?2旋圆、互斥量值只能是0或者1，信號量值可以作為非負整數(shù)麸恍，也就是說灵巧，一個互斥量只能用于一個資源的互斥訪問，它不能解決多個資源的多線程互斥問題抹沪，信號量可以實現(xiàn)多個同類資源的多線程互斥和同步刻肄。當信號量為單值信號量時，也可以完成一個資源的互斥訪問融欧；
?3敏弃、互斥量的加鎖和解鎖必須有同一個線程使用，信號量可以由一個線程釋放噪馏，另一個線程得到麦到；
?4、信號量可以允許多個線程進入臨界區(qū)欠肾，互斥體只能允許一個線程進入臨界區(qū)瓶颠；
?ATM取款，toilet刺桃；互斥量分為靜態(tài)分配互斥量粹淋，實現(xiàn)特點是簡單，pthread_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIAVIZER瑟慈；動態(tài)分配互斥量：特點是可以設(shè)置更多的選項廓啊；pthread_mutex_init(&mutex,NULL)或者pthread_mutex_destory(&mutex)；
?互斥量的操作：加鎖：互斥鎖int pthread_mutex_lock(pthread_t *mutex)封豪；嘗試加鎖 int pthread_mutex_trylock(pthread_t *mutex)谴轮，mutex：表示的也是互斥鎖；解鎖：int pthread_mutex_unlock(pthread_t *mutex)吹埠，mutex同樣表示的是互斥鎖第步；
mutex01.c

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

void* func(void* arg){
    pthread_mutex_lock(arg);
    printf("enter func\n");
    sleep(1);
    printf("do something\n");
    sleep(1);
    printf("level func\n");
    pthread_mutex_unlock(arg);
}

int main(int argc,int argv[]){
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    
    pthread_t tids[3];
    int i;
    for(i=0;i<3;i++){
        pthread_create(&tids[i],NULL,func,&mutex);
    }
    for(i=0;i<3;i++){
        pthread_join(tids[i],NULL);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

}

mutex02.c

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

void* func(void* arg){
    pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock,arg);

    pthread_mutex_lock(arg);
    printf("enter func\n");
    sleep(1);
    printf("do something\n");
    sleep(1);
    printf("level func\n");
    pthread_exit(0);

    pthread_cleanup_pop(0);
}

int main(int argc,int argv[]){
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    
    pthread_t tids[3];
    int i;
    for(i=0;i<3;i++){
        pthread_create(&tids[i],NULL,func,&mutex);
    }
    for(i=0;i<3;i++){
        pthread_join(tids[i],NULL);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

}

條件變量

線程掛起直到共享數(shù)據(jù)的某些條件得到滿足疮装；條件變量分為靜態(tài)分配條件變量，pthread_cond_t_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER特點是比較簡單粘都；動態(tài)分配靜態(tài)變量：特點是可以設(shè)置更多的選項廓推，pthread_cond_init(&cond,NULL)；或者使用pthread_cond_destory(&cond)翩隧；
操作：
?條件等待：int pthrad_cond_wait(pthread_cond_t *cond樊展，pthread_mutex_t *mutex)；cond：表示條件變量堆生；mutex：表示互斥鎖专缠；
?計時等待：int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond,pthread_muex_t *mutex,const struct timespec *abstime)；cond：表示條件變量淑仆；mutex：表示互斥鎖涝婉；abstime：表示等待時間；返回值：ETIMEDOUT：表示超時等待結(jié)束蔗怠；
激活操作：
?單個激活：int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond)墩弯；cond：表示條件變量，返回值0表示成功寞射，正數(shù)表示錯誤碼渔工；
?全部激活： int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond)；cond：表示條件變量桥温，返回值0表示成功涨缚，正數(shù)表示錯誤碼；

線程讀寫鎖

讀取鎖是共享鎖策治，寫入鎖是獨占鎖脓魏；
?靜態(tài)分配讀寫鎖：pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER,特點是實現(xiàn)簡單；動態(tài)分配讀寫鎖：pthread_rwlock_init(&rwlock,NULL)通惫；pthread_rwlock_destory(&rwlock)茂翔；可以用于設(shè)置更多選項

關(guān)于鎖的操作

讀取鎖：加讀取鎖：int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock *rwlock)，int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock)履腋；加寫入鎖：int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock)珊燎；int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock)；解鎖操作：int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock)遵湖；

線程和進程的區(qū)別

接口對比：

1悔政、進程是資源分配和擁有的基本單位，線程是處理器調(diào)度的基本單位延旧；
2谋国、進程擁有獨立的地址空間，線程共性進程的地址空間迁沫；
3芦瘾、線程上下文切換比進程上下文切換要快得多捌蚊；
4、子進程崩潰不會影響其它子進程近弟，但是任何一個線程崩潰缅糟，整個程序都會崩潰；