多线程编程。-ITADN社区

Linux多线程编程（pthread）

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《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

Python并行编程：多线程和多进程

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本书深入浅出地讲解了如何利用Python进行并行编程，重点介绍了多线程与多进程技术的应用及实现方法。本篇概要包括四个部分：线程与多线程、进程与多进程、使用多线程并发下载图片以及利用多进程提高数字运算效率。在计算机编程领域，并发编程是一个常见的概念，最初源于铁路系统和早期电报通信中如何协调多个任务的问题。例如，在同一铁路上如何调度多列火车以避免冲突。到了20世纪60年代，学术界开始研究计算机的并行计算技术，之后操作系统能够处理并发的任务，而编程语言也提供了实现程序并发功能的能力。线程与多线程：一个线程可以视为完成特定任务的一系列有序指令，并且可以通过操作系统调度来执行这些指令。每个线程通常位于进程内，包括程序计数器、堆栈和一组寄存器以及标识符等组成部分。

Python多线程编程示例

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本示例详细介绍如何在Python中实现多线程编程，包括创建、启动和管理线程的方法及应用场景，帮助开发者提高程序执行效率。 Python 多线程编程实例提供了综合性的示例代码，帮助开发者理解和应用多线程技术来提高程序的并发执行能力。这些例子通常涵盖了从基础概念到复杂场景的应用，适合不同层次的学习者参考实践。通过学习这些案例，可以更好地掌握如何在实际项目中利用 Python 的 threading 模块或 concurrent.futures 等库实现高效的并行处理任务。

C++11的多线程编程

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《C++11的多线程编程》一书深入浅出地介绍了如何使用C++11标准进行高效的并行程序设计与开发，涵盖线程管理、互斥锁、原子操作及条件变量等内容。本课程的重点在于讲解C++11新标准中的多线程开发部分，并且讲师会结合自身经验将多线程的讨论扩展到更广泛的领域。无论是C++11中的多线程编程还是其他形式的多线程实现，它们之间有很多相似之处或共同遵循的原则、技巧和规则。

Arduino实现多线程编程

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本文介绍了如何使用Arduino平台进行多线程编程的基本方法和技巧，帮助用户开发更复杂、高效的嵌入式应用。在Arduino中使用ProtoThread可以创建多线程系统。这种方式有助于开发者更有效地管理复杂的任务调度和资源分配问题。通过引入ProtoThread库，可以在单片机环境中实现类似操作系统的并发处理能力，从而提高程序的灵活性与响应速度。

Windows多线程编程源码

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《Windows多线程编程源码》是一本深入讲解Windows操作系统下多线程程序设计技术的专业书籍，通过丰富的实例和源代码帮助读者掌握并发编程技巧。 Windows多线程程序设计源代码 Windows多线程程序设计源代码 Windows多线程程序设计源代码

MFC多线程编程示例

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本示例教程详细介绍了如何在Microsoft Foundation Classes (MFC)环境中实现和管理多线程程序，适合希望提升Windows应用程序并发处理能力的开发者学习。这是一个使用VC++编写的MFC多线程源程序。程序中有两种线程执行函数：一种是从CWinThread继承的对象的RUNTIME_CLASS，用于启动对话框；另一种是类的成员函数作为线程执行函数。此外，本程序还修改了由MFC生成的.exe文件图标和运行时显示的对话框图标，并且具有动态改变对话框图标的特性。希望该程序对大家有所帮助。

TBB多线程编程技术

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TBB（Threading Building Blocks）是Intel开发的一款高级并行算法库，用于简化C++程序中的并发编程。本课程深入讲解如何使用TBB实现高效的多线程应用程序。这是一个PPT讲座，主要介绍如何使用Intel的Thread Building Block进行多线程编程。

C# 中的多线程编程

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C#中的多线程编程介绍了如何在.NET框架下使用C#语言创建和管理多线程应用程序，涵盖线程同步、异步编程等内容。在C#编程语言中，多线程是一种强大的技术，它允许程序同时执行多个任务，从而提高了应用程序的效率和响应性。多线程是现代计算环境中不可或缺的一部分，在处理大量数据、进行复杂计算或者需要实现并发操作的应用中尤为重要。 1. **创建线程** 在C#中可以通过`System.Threading.Thread`类来创建新的线程。具体步骤包括实例化一个Thread对象并为其提供执行体（即方法）。例如： ```csharp Thread newThread = new Thread(new ThreadStart(YourMethod)); newThread.Start(); ``` 其中，`YourMethod`是你希望在线程上运行的方法。 2. **线程生命周期** 线程具有多种状态，包括新建、可运行、运行、等待、挂起和停止等。使用`ThreadState`枚举来检查这些状态是常见的做法。可以通过调用`Abort()`方法强制结束线程的执行，但需要注意这种方式可能导致未处理异常或资源泄漏。 3. **同步与互斥** 当多个线程访问共享资源时，需要采取措施防止数据竞争问题的发生。C#提供了多种手段来实现这一目的，包括使用`Monitor`、`Mutex`、`Semaphore`和`EventWaitHandle`等类对象。其中最常用的方法是通过关键字“lock”进行代码块的同步控制。 4. **线程池** .NET Framework 提供了预先创建并管理的一组线程集合——即线程池，用于执行短时任务。使用`ThreadPool.QueueUserWorkItem()`方法可以将新任务添加到该队列中去，相比单独创建新的线程这种方式更加高效。 5. **异步编程** 异步操作允许程序在等待长时间运行的任务完成期间继续处理其他事务，从而提高了响应性。C#支持使用`async`和`await`关键字实现非阻塞的异步方法调用。例如： ```csharp async void YourAsyncMethod() { await Task.Run(() => YourLongRunningTask()); } ``` 6. **线程优先级** C#中的每个线程都可以设置不同的优先级，但高优先级并不保证该线程会比其他低优先级的先执行。操作系统根据各种因素动态调整实际运行顺序。 7. **死锁问题** 当两个或更多个进程互斥等待对方释放资源时会发生死锁现象。避免这种情况的关键在于遵循正确的资源获取顺序，并且合理使用同步机制以防止相互阻塞的情况发生。 8. **线程局部存储** 使用`ThreadLocal`可以在每个单独的线程中创建一个独立变量副本，即使多个线程访问同一个实例也能保证其数据独享性。 9. **线程间通信** C#提供了多种机制用于实现不同线程之间的信号传递和同步操作。常见的包括使用`AutoResetEvent`、`ManualResetEvent`、`CountdownEvent`以及 `Barrier`. 10. **线程安全的数据结构** .NET Framework 提供了一些设计为多线程环境使用的数据结构，如 `ConcurrentQueue` 、 `ConcurrentStack` 和 `ConcurrentDictionary`, 它们能够保证在并发环境下进行读写操作的安全性。 11. **后台线程** 设置`IsBackground`属性值为真可以创建一个后台线程。当所有前台任务完成后，程序将会终止运行即使还有背景进程正在执行也不例外。以上这些内容涵盖了C#多线程编程的核心知识点和最佳实践方法，掌握它们对编写高效、稳定且响应迅速的多线程应用程序至关重要。在实际开发过程中需要根据具体场景选择适当的策略，并注意性能与资源使用的优化以确保程序的整体质量和可维护性。

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