线程管理

一、基本概念

    1、线程是进程的执行路线，它是进程内部的控制序列，或者说线程是进程的一部分(进程是一个资源单位，线程是执行单位，线程是进程的一部分，负责真正的执行)

    2、线程是轻量级的，没有自己独立的代码段、数据段、bss段、堆、环境变量、命令行参数、文件描述符、信号处理函数、当前目录信息等资源

    3、线程有自己独立的栈内存、线程ID、错误码、信号屏蔽掩码

    4、一个进程中可以包含多个线程(多个执行路线)，但是至少有一个线程在活动，称为主线程

    5、ps -T -p <pid> 查看pid进程中的线程情况 或者htop命令也可以查看

    6、线程是进程的实体，可以当做系统独立的任务调度和分配的基本单位

    7、线程有不同的状态、属性，系统提供了线程的控制接口，例如：创建、销毁、控制

    8、进程中的所有线程同在一个虚拟地址空间中，进程中的所有资源对于线程而言都是共享的，因此当多个线程协同工作时需要解决资源竞争问题(加锁)

    9、线程的系统开销很小、任务切换快，多个线程之间不需要数据交换、因此不需要类似于XSI的通信机制，因此使用线程简单而高效

    10、线程之间有优先级的差异

二、POSIX线程

    1、早期的UNIX和Linux系统没有线程概念，微软的Windows系统首先使用的线程，之后UNIX和Linux系统也逐渐增加了线程

    2、早期各个厂商有自己私有的线程库，而且接口的实现差异较大，不利于移植，世界标准化组织与1995年，制定了统一的线程接口标准规范，遵循该标准的线程称为POSIX线程，简称pthread

    3、pthread线程包含一个头文件 <pthread.h> 和一个共享库libpthread.so

        -pthread

三、线程管理

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

    功能：创建新线程

    thread：输出型参数，用于获取线程ID

    attr：用于设置线程属性，一般写NULL即可

    start_routine：线程的入口函数，相当于主线程的main函数

    arg：传递给start_routine入口函数的参数

    返回值：成功返回0，失败返回错误编码

    注意：入口函数的参数。返回值要确保它的可持续性，因此不太适合使用栈内存，可以考虑堆内存、全局变量

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

    功能： 等待线程的结束，并获取该线程结束时入口函数的返回值，并释放线程资源

    thread：要等待的线程ID

    retval：用于存储线程结束时返回值的地址，拿到返回值变量本身

    返回值：成功返回0，失败返回错误编码

    pthread_t pthread_self(void);

    功能：获取当前线程的线程ID

    int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

    功能：比较两个线程ID是否一致

    返回值：一致返回非零值，不一致返回0

    注意：在个别操作系统下，pthread_t 是以结构实现的，大部分是以 unsigned long 呈现，为了可移植性，不能直接使用 == 比较

        pthread_t tid；//   不要初始化 提高可移植性

四、线程的执行轨迹

    同步方式：默认 (可结合状态)

        创建子线程后，主线程通过调用pthread_join函数等待子线程终止，并释放线程资源

    异步方式：(分离状态)

        无需创建等待(如果创建者调用pthread_join函数会立即返回)，线程结束时由系统释放资源

    原因：为了避免线程资源泄漏，每个可结合状态的线程必须显示地调用pthread_join来回收资源或者将其变成分离状态

    int pthread_detach(pthread_t thread);

    功能：让已创建的thread标识的线程与创建者线程分离

    pthread_detach两种用法：

        1、主线程中调用 pthread_detach(tid)

        2、新线程中调用 pthread_detach(pthread_self())

        注意：无论哪种分离写法，都必须发生在pthread_join之前，否则join一旦进入等待，再分离也不会退出等待

五、线程的终止

    1、线程执行了入口函数的最后一行代码 包括return语句

    2、线程执行了pthread_exit函数

        void pthread_exit(void *retval);

        功能：结束当前线程

        retval：等同于return 后面的val

       

        注意：从表面上看当主线程结束后，子线程会跟着一起结束，就会误以为主线程的结束影响了子线程的结束，但是实际上子线程之所以结束是因为主线程执行了main函数中隐藏的return语句，

        导致了整个进程结束，所以进程中所有的线程才会随之结束。

        如果主线程调用pthread_exit自杀，这样就没有线程取执行main函数的return语句，进程就不会提前结束，子线程就不受影响了

        总结：主线程结束不会影响子线程的执行

    3、如果所在的进程结束，所有的线程都随之结束

    4、向指定线程发送取消请求

        int pthread_cancel(pthread_t thread);

        功能：向指定线程发送取消请求，默认情况下会响应请求

        int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

        功能：设置本线程是否响应取消请求，并获取之前的状态

            PTHREAD_CANCEL_ENABLE   允许响应

            PTHREAD_CANCEL_DISABLE  禁止响应

       

        int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

        功能：设置延迟响应

        PTHREAD_CANCEL_DEFERRED     延迟响应 在接收到取消请求后不立即响应，而是等待合适的时间再响应

        PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 立即响应

六、线程属性

    pthread_attr_t

    typedef struct

    {

        int                       detachstate;     线程的分离状态

        int                       schedpolicy;     线程调度策略         先进先出 轮询

        struct sched_param        schedparam;      线程的调度参数

        int                       inheritsched;    线程的继承性

        int                       scope;           线程的作用域

        size_t                    guardsize;       线程栈末尾的警戒缓冲区大小

        int                       stackaddr_set;   线程栈的设置

        void *                    stackaddr;       线程栈的位置

        size_t                    stacksize;       线程栈的大小

    }pthread_attr_t;

    在/usr/include/i386-linux-gnu/bits/pthreadtypes.h这个文件中找到关于pthread_attr_r的定义，但是该定义不是真的线程属性结构体的定义，真实的定义应该如上所示，

    大概是因为pthread不想让用户看到它对pthread_attr_t的实现，希望用户借助它提供的接口函数进行获取、设置属性