一步步理解Linux程序（6）執行緒

在「一步步理解linux程序（1）–程序基礎知識」中我們介紹過：

核心並沒有執行緒這個概念。linux把所有的執行緒都當做程序來實現，執行緒僅僅被視為乙個

與其他程序共享某些資源的程序。

下面關於執行緒的討論是基於posix的標準。

程序的id用pid_t結構表示，類似的，執行緒的id用pthread_t結構表示。具體的值可以通過pthread_self函式得到，pthread_t之間的比較通過pthread_equal函式實現。

#include pthread_t pthread_self(void);
int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);

新執行緒使用pthread_create函式建立：

#include int pthread_create(pthread_t *restirct tidp,
const pthread_attr_t *restrict attr,
void *(*start_rtn)(void), void *restrict arg);
/* 成功則返回0，出錯返回錯誤編號 */

引數解釋如下：

程序的終止有3種方式：

1. 從啟動時執行的函式中返回，返回值是執行緒的退出碼。 2. 執行緒呼叫pthread_exit函式。 3. 被同一程序中的其他執行緒取消。

#include void pthread_exit(void *rval_ptr);

#include int pthread_join(pthread_t thread, void **rval_ptr);

呼叫執行緒將一直阻塞，直到指定的執行緒終止。

執行緒可以通過pthread_cancel函式請求取消同一程序中的其他執行緒：

#include int pthread_cancel(pthread_t tid);

核心中的同步可以參考一步步理解linux之核心同步posix也定義了類似的同步方法。

互斥量用pthread_mutex_t資料型別表示，使用前需要初始化，可以通過把它設定為常量pthread_mutex_initializer（只對靜態分配的互斥量）或者通過pthread_mutex_init函式進行初始化。銷毀互斥量可以通過pthread_mutex_destroy函式。

#include int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

引數attr表示互斥量的引數，使用預設引數直接設定為null即可。

下面三個函式用於獲得互斥量和釋放互斥量：

#include int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

類似於核心中的「讀寫自旋鎖」，有可能導致寫程序的飢餓。主要的操作函式是：

#include int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,
const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

條件變數給多個執行緒提供了乙個匯合的場所，條件變數通過pthread_cond_t結構表示，它本身需要乙個互斥量進行保護。在等待的條件還沒有成立時，執行緒會被放到乙個佇列中，等到這個條件滿足時，可以選擇喚醒佇列中的乙個執行緒或者全部執行緒。

可以靜態地把乙個條件變數初始化為pthread_initializer，也可以使用下面的函式初始化和銷毀乙個條件變數：

#include int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_cond_attr *restrict attr);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

下面兩個函式讓執行緒等待特定的條件變數，注意使用了乙個互斥量進行保護，其中後者有乙個超時時間的引數，但超過這個時間後即使條件沒有成立也會返回。

#include int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex,
const struct timespec *restrict timeout);

下面兩個函式用於通知執行緒某個條件已經滿足：

#include int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

其中pthread_cond_broadcast會喚醒這個條件變數等待佇列上的所有執行緒，而pthread_cond_signal只喚醒其中的乙個。

jh, 2013-05-15

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