Linux多线程编程（pthread）

简介：
《Linux多线程编程（pthread）》是一本深入讲解使用POSIX线程库(pthread)进行高效并发程序设计的专业书籍，适合希望在Linux环境下开发高性能应用的程序员阅读。 ### Linux多线程编程pthread知识点详解 #### 一、多线程基础介绍 **定义多线程术语** - **线程**: 进程中的一个执行单元，共享进程资源但拥有独立的栈空间。 - **多线程**: 指一个程序内同时运行多个线程的能力。 - **并发性**: 多个线程可以交替执行。 - **并行性**: 多个线程在同一时刻执行。 **符合多线程标准** Linux下的多线程编程通常遵循POSIX标准（可移植操作系统接口），特别是关于线程管理的部分（POSIX Thread Library, Pthread）。POSIX为线程管理提供了一套跨平台的API，确保程序可以在多种类Unix操作系统上运行。 **多线程的益处** 1. **提高应用程序响应速度**: 通过并行处理任务，提高了用户交互式应用的响应速度。 2. **有效使用多处理器资源**: 在多核或多CPU环境下，充分利用硬件资源。 3. **改进程序结构**: 将复杂问题分解成多个子任务来简化编程过程。 4. **占用较少系统资源**: 相较于创建多个进程，创建多个线程所需的系统开销更小。 5. **结合线程和远程过程调用（RPC）技术**: 在分布式环境中提高数据处理与通信效率。 **多线程概念** - **并发性和并行性**: 并发是指在操作系统调度下看似同时执行的多个线程，而并行则是指真正同时运行。 - **多线程结构概述**: 包括创建、管理及同步等关键环节。 - **线程调度机制**: 操作系统负责线程间的切换和安排。 - **线程取消功能**: 允许程序主动结束某个正在执行的线程。 - **线程同步机制**: 解决多线程之间的竞争条件，例如使用互斥锁、条件变量等。 **64位架构编程注意事项** 在64位系统上进行多线程开发时需注意内存地址空间的变化及其对栈分配和管理的影响。 #### 二、基本线程编程 **线程库** - **pthread库**: 是Linux下实现多线程的主要工具，提供了创建与管理的接口函数。 **创建默认线程** 使用`pthread_create`函数来生成新线程，并通过参数设置其属性。 示例代码: ```c #include void *myThreadFunction(void *arg){ // 线程执行体 } int main(){ pthread_t thread; pthread_create(&thread, NULL, myThreadFunction, NULL); return 0; } ``` **等待线程结束** 使用`pthread_join`函数来阻塞主线程直到目标线程完成。 示例代码: ```c pthread_join(thread, NULL); ``` **简单线程实例** ```c #include #include #include void *myThreadFunction(void *arg){ printf(Hello from thread\n); return NULL; } int main(){ pthread_t thread; pthread_create(&thread, NULL, myThreadFunction, NULL); pthread_join(thread, NULL); return 0; } ``` **分离线程** - 使用`pthread_detach`函数使主线程无需等待该线程结束即可继续执行。 **为每个线程创建特定数据键** 使用`pthread_key_create`函数分配唯一标识符给各个线程的数据。 ```c int key = pthread_key_create(); ``` **删除特定数据键** 不再需要时，利用`pthread_key_delete`释放资源： ```c pthread_key_delete(key); ``` #### 三、设置线程特定数据 - 使用`pthread_setspecific`和`pthread_getspecific`函数来管理和获取线程的私有信息。 **获取当前线程标识符** 使用`pthread_self()`可以得到调用该函数时所在的线程ID。 ```c void *thread_func(void *) { pthread_t tid = pthread_self(); } ``` **比较两个线程是否相同** 直接通过比较它们的ID来判断： ```c if (tid1 == tid2) { /* 同一线程 */ } ``` **初始化和退出** - 创建线程时会自动完成初始化。 - 使用`pthread_exit()`提前结束线程执行。 **设置优先级** 使用`pthread_setschedparam()`调整运行顺序。 获取当前值用： ```c struct sched_param param; int policy; pthread_getschedparam(pthread_self(), &policy, ¶m); ``` **向特定线程发送信号** - 使用`pthread_kill(tid, signal)`实现。 #### 四、取消机制 设置允许外部请求中断的属性，然后通过`pthread_cancel()`发起终止。 ```c // 设置可被取消