UNIX高階程式設計執行緒

第11章執行緒

unix作業系統中多執行緒的存在允許同一時間處理多件事情

執行緒包含了表示程序內執行環境必需的資訊，其中包括程序中標識現場的執行緒id,一組暫存器值，棧，排程優先順序和策略等等

11.1 執行緒標識（pthread_id）

#include

int pthread_equal(pthread_t tid1,pthread_ttid2); //比較兩個執行緒id

pthread_t pthread_self(void);//獲得自身執行緒id

11.2 執行緒建立

int pthread_create(pthread_t *restricttidp,const pthread_attr_t* restrict attr,void *(*start_rtn)(void),void*restrict arg);

tidp:新建立執行緒的執行緒id

attr：定製執行緒的屬性

start_rtn:新建立的執行緒開始執行的入口

arg:start_rtn函式需要的引數，若引數個數》1，則需要將多個引數封裝在乙個結構中

11.3 執行緒終止

如果任一線程呼叫exit,_exit或者_exit，整個程序會終止

void pthread_exit(void *rval_ptr); //終止單一執行緒，且不會造成整個程序的終止

int pthread_join(pthread_t thread,void**rval_ptr);//呼叫執行緒會一直阻塞，直到指定執行緒退出（包括呼叫pthread_exit，從啟動例程返回或者被同乙個程序的其他執行緒取消）

rval_ptr:標識指定執行緒退出的方式（終止狀態），退出碼，返回碼，取消碼

11.4執行緒取消

int pthread_cancel(pthread_t tid);//取消同乙個程序的其他執行緒

11.5 執行緒清理函式

void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void*),void *arg);//執行緒退出時的清理函式

rtn:清理函式

arg:函式引數

清理函式有效啟動的三種情況：

1）呼叫pthread_exit

2）響應取消請求

3）用非零execute引數呼叫pthread_cleanup_pop

清理函式的呼叫順序和執行順序相反

int pthread_detach(pthread_t tid);//使得執行緒分離

11.6執行緒同步

執行緒同步的應用場景：當多個執行緒均共享同一片記憶體區域，且多個執行緒均能修改記憶體區域資料時，則會產生一致性問題，需要執行緒同步來解決（鎖）

互斥量(pthread_mutex_t)：本質上就是一把鎖，當訪問共享資源時，首先會對互斥量加鎖，訪問完成後再解鎖

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*restrict mutex,const pthread_mutexattr_t * restrict attr);//對互斥量進行初始化

attr:互斥量的定製屬性

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex);//對互斥量釋放

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex); //互斥量加鎖（執行緒阻塞）

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t*mutex);//互斥量嘗試加鎖（執行緒不阻塞），若剛好加鎖互斥量，則不會阻塞並返回0，否則不能鎖住互斥量且會返回ebusy，能夠有利的解決死鎖問題

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);//互斥量解鎖

鎖的使用要找到折中方案，鎖的粒度太大，會造成多個執行緒阻塞等待，而鎖的粒度太小則會導致開銷增大

讀寫鎖的三種狀態：讀模式加鎖狀態，寫模式加鎖狀態，不加鎖狀態，允許同一時間只有乙個執行緒占有寫模式的讀寫鎖，多個執行緒占有讀模式的讀寫鎖，當讀寫鎖處於寫加鎖狀態時，所有試圖對該鎖加鎖的執行緒均阻塞；當讀寫鎖處於讀模式狀態時，所有試圖以讀模式對它進行加鎖的執行緒均可以獲得訪問許可權，但如果執行緒希望以寫模式對此鎖進行加鎖，則必須阻塞等待全部的執行緒釋放讀鎖（非常適合對資料結構的讀多於寫的情況），也稱為共享-獨佔鎖

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t*restrict rwlock,const pthread_rwlockattr_t *restrict attr); //初始化讀寫鎖

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t*rwlock); //釋放讀寫鎖

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t*rwlock); //鎖定讀模式鎖

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t*rwlock);//鎖定寫模式鎖

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t*rwlock);//解鎖

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t*rwlock);//嘗試鎖定讀模式鎖

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t*rwlock);//嘗試鎖定寫模式鎖

條件變數

執行緒在改變條件之前必須首先鎖住互斥量（用互斥量保護條件變數），其他執行緒在獲得互斥量前不會察覺到這種改變，因為必須鎖定互斥量後才能計算條件。

int pthread_cond_init(pthread_cond_t*restrict cond,pthread_condattr_t *restrict attr);//初始化條件變數

int pthread _cond_destroy(pthread_cond_t*cond);//釋放條件變數

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t*restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex);//等待條件變數為真

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t*restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex，const structtimespec *restrict timeout);//單位時間限制

struct timespec//當前時間加上指定時間

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t*cond);//喚醒等待條件的某乙個執行緒

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t*cond);//喚醒等待條件的全部執行緒

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