线程-线程控制原语
1.pthread_self函数
获取线程ID。其作用对应进程中getpid() 函数。
pthread_t pthread_self(void); 返回值:成功:0; 失败:无!
线程ID:pthread_t类型,本质:在Linux下为无符号整数(%lu),其他系统中可能是结构体实现
线程ID是进程内部,识别标志。(两个进程间,线程ID允许相同)
注意:不应使用全局变量 pthread_t tid,在子线程中通过pthread_create传出参数来获取线程ID,而应使用pthread_self。
2.pthread_create函数
创建一个新线程。 其作用,对应进程中fork() 函数。
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
返回值:成功:0; 失败:错误号 -----Linux环境下,所有线程特点,失败均直接返回错误号。
参数:
pthread_t:当前Linux中可理解为:typedef unsigned long int pthread_t;
参数1:传出参数,保存系统为我们分配好的线程ID
参数2:通常传NULL,表示使用线程默认属性。若想使用具体属性也可以修改该参数。
参数3:函数指针,指向线程主函数(线程体),该函数运行结束,则线程结束。
参数4:线程主函数执行期间所使用的参数。
在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后,当前线程从pthread_create()返回继续往下执行,而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决定。start_routine函数接收一个参数,是通过pthread_create的arg参数传递给它的,该参数的类型为void *,这个指针按什么类型解释由调用者自己定义。start_routine的返回值类型也是void *,这个指针的含义同样由调用者自己定义。start_routine返回时,这个线程就退出了,其它线程可以调用pthread_join得到start_routine的返回值,类似于父进程调用wait(2)得到子进程的退出状态,稍后详细介绍pthread_join。
pthread_create成功返回后,新创建的线程的id被填写到thread参数所指向的内存单元。我们知道进程id的类型是pid_t,每个进程的id在整个系统中是唯一的,调用getpid(2)可以获得当前进程的id,是一个正整数值。线程id的类型是thread_t,它只在当前进程中保证是唯一的,在不同的系统中thread_t这个类型有不同的实现,它可能是一个整数值,也可能是一个结构体,也可能是一个地址,所以不能简单地当成整数用printf打印,调用pthread_self(3)可以获得当前线程的id。
attr参数表示线程属性,暂时不深入讨论线程属性,所有代码例子都传NULL给attr参数,表示线程属性取缺省值,感兴趣的读者可以参考APUE。
由于pthread_create的错误码不保存在errno中,因此不能直接用perror(3)打印错误信息,可以先用strerror(3)把错误码转换成错误信息再打印。如果任意一个线程调用了exit或_exit,则整个进程的所有线程都终止,由于从main函数return也相当于调用exit,为了防止新创建的线程还没有得到执行就终止,我们在main函数return之前延时1秒,这只是一种权宜之计,即使主线程等待1秒,内核也不一定会调度新创建的线程执行。
举例创建线程和循环创建线程1.创建一个线程
2.创建n个线程
3.线程间共享全局变量!
线程默认共享数据段、代码段等地址空间,常用的是全局变量。而进程不共享全局变量,只能借助mmap。
4.pthread_exit函数
将单个线程退出
void pthread_exit(void *retval); 参数:retval表示线程退出状态,通常传NULL
5.pthread_join函数
阻塞等待线程退出,获取线程退出状态 其作用,对应进程中 waitpid() 函数。
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); 成功:0;失败:错误号
参数:thread:线程ID(【注意】:不是指针);retval:存储线程结束状态。
对比记忆:
进程中:main返回值、exit参数-->int;等待子进程结束wait 函数参数-->int *
线程中:线程主函数返回值、pthread_exit-->void *;等待线程结束pthread_join 函数参数-->void **
调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终止状态是不同的,总结如下:
1. 如果thread线程通过return返回,retval所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
2. 如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel异常终止掉,retval所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。
3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,retval所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
4. 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给retval参数。
回收子进程只能是父进程,回收线程很随意,其他线程都可以回收
6.pthread_detach函数
实现线程分离
int pthread_detach(pthread_t thread); 成功:0;失败:错误号
线程分离状态:指定该状态,线程主动与主控线程断开关系。线程结束后,其退出状态不由其他线程获取,而直接自己自动释放。网络、多线程服务器常用。
进程若有该机制,将不会产生僵尸进程。僵尸进程的产生主要由于进程死后,大部分资源被释放,一点残留资源仍存于系统中,导致内核认为该进程仍存在。
也可使用 pthread_create函数参2(线程属性)来设置线程分离。
一般情况下,线程终止后,其终止状态一直保留到其它线程调用pthread_join获取它的状态为止。但是线程也可以被置为detach状态,这样的线程一旦终止就立刻回收它占用的所有资源,而不保留终止状态。不能对一个已经处于detach状态的线程调用pthread_join,这样的调用将返回EINVAL错误。也就是说,如果已经对一个线程调用了pthread_detach就不能再调用pthread_join了。
7.pthread_cancel函数
杀死(取消)线程其作用,对应进程中 kill() 函数。
int pthread_cancel(pthread_t thread); 成功:0;失败:错误号
【注意】:线程的取消并不是实时的,而有一定的延时。需要等待线程到达某个取消点(检查点)。
类似于玩游戏存档,必须到达指定的场所(存档点,如:客栈、仓库、城里等)才能存储进度。杀死线程也不是立刻就能完成,必须要到达取消点。
取消点:是线程检查是否被取消,并按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用creat,open,pause,close,read,write..... 执行命令man 7 pthreads可以查看具备这些取消点的系统调用列表。也可参阅 APUE.12.7取消选项小节。
可粗略认为一个系统调用(进入内核)即为一个取消点。如线程中没有取消点,可以通过调用pthreestcancel函数自行设置一个取消点。
被取消的线程, 退出值定义在Linux的pthread库中。常数PTHREAD_CANCELED的值是-1。可在头文件pthread.h中找到它的定义:#define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)。因此当我们对一个已经被取消的线程使用pthread_join回收时,得到的返回值为-1。
终止线程方式
总结:终止某个线程而不终止整个进程,有三种方法:
1. 从线程主函数return。这种方法对主控线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
2. 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
3.线程可以调用pthread_exit终止自己。
8.pthread_equal函数
比较两个线程ID是否相等。
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
有可能Linux在未来线程ID pthread_t类型被修改为结构体实现。