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  • Linux多线程Pthread学习小结

    简介

    POSIX thread 简称为pthread，Posix线程是一个POSIX标准线程.该标准定义内部API创建和操纵线程.

    作用

    线程库实行了POSIX线程标准通常称为pthreads.pthreads是最常用的POSIX系统如Linux和Unix,而微软Windowsimplementations同时存在.举例来说,pthreads-w32可支持MIDP的pthread 　　

    Pthreads定义了一套 C程序语言类型、函数与常量，它以 pthread.h 头文件和一个线程库实现。

    数据类型

    pthread_t：线程句柄 　　

    pthread_attr_t：线程属性

    线程操纵函数（简介起见，省略参数）

    pthread_create()：创建一个线程 　　

    pthread_exit()：终止当前线程 　　

    pthread_cancel()：中断另外一个线程的运行 　　

    pthread_join()：阻塞当前的线程，直到另外一个线程运行结束 　　

    pthread_attr_init()：初始化线程的属性 　　

    pthread_attr_setdetachstate()：设置脱离状态的属性（决定这个线程在终止时是否可以被结合）

    pthread_attr_getdetachstate()：获取脱离状态的属性 　　

    pthread_attr_destroy()：删除线程的属性 　　

    pthread_kill()：向线程发送一个信号

    同步函数

    用于 mutex 和条件变量 　　

    pthread_mutex_init() 初始化互斥锁 　　

    pthread_mutex_destroy() 删除互斥锁 　　

    pthread_mutex_lock()：占有互斥锁（阻塞操作） 　　

    pthread_mutex_trylock()：试图占有互斥锁（不阻塞操作）。当互斥锁空闲时将占有该锁；否则立即返回　　

    pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁 　　

    pthread_cond_init()：初始化条件变量 　　

    pthread_cond_destroy()：销毁条件变量 　　

    pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生

    pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程 　　 　　

    Thread-local storage（或者以Pthreads术语，称作 线程特有数据）: 　　

    pthread_key_create(): 分配用于标识进程中线程特定数据的键 　　

    pthread_setspecific(): 为指定线程特定数据键设置线程特定绑定 　　

    pthread_getspecific(): 获取调用线程的键绑定，并将该绑定存储在 value 指向的位置中 　　

    pthread_key_delete(): 销毁现有线程特定数据键

    与一起工作的工具函数

    pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较 　　

    pthread_detach(): 分离线程 　　

    pthread_self(): 查询线程自身线程标识号

    详细请参见：

    Linux多线程pthread：     http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/10/04/5920936.aspx 

    Pthread多线程学习小结： http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/10/04/5921003.aspx

    ===================================================================

    多线程创建

    参考代码：

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include<stdio.h>   
    2. #include<pthread.h>   
    3. #include<string.h>   
    4. #include<sys/types.h>   
    5. #include<unistd.h>   
    6. pthread_t main_tid;  
    7. void print_ids(const char *str)  
    8. {  
    9.     pid_t pid;      //进程id   
    10.     pthread_t tid;  //线程id   
    11.     pid = getpid();       //获取当前进程id   
    12.     tid = pthread_self(); //获取当前线程id   
    13.     printf("%s pid: %u tid: %u (0x%x)/n",  
    14.                 str,  
    15.                 (unsigned int)pid,  
    16.                 (unsigned int)tid,  
    17.                 (unsigned int)tid);  
    18. }  
    19. void *func(void *arg)  
    20. {  
    21.     print_ids("new  thread:");  
    22.     return ((void *)0);  
    23. }  
    24. int main()  
    25. {  
    26.     int err;  
    27.     err = pthread_create(&main_tid, NULL, func, NULL); //创建线程   
    28.     if(err != 0){  
    29.         printf("create thread error: %s/n",strerror(err));  
    30.         return 1;  
    31.     }  
    32.     printf("main thread: pid: %u tid: %u (0x%x)/n",   
    33.                 (unsigned int)getpid(),  
    34.                 (unsigned int)pthread_self(),  
    35.                 (unsigned int)pthread_self());  
    36.     print_ids("main thread:");  
    37.     sleep(1);  
    38.     return 0;  
    39. }  

     

    运行结果：

    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ gcc -Wall -o pthread_create pthread_create.c -lpthread   

    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ ./pthread_create 

    main thread: pid: 12531 tid: 2505487232 (0x9556b380)

    main thread: pid: 12531 tid: 2505487232 (0x9556b380)

    new  thread: pid: 12531 tid: 1084229984 (0x40a00960)

    ===================================================================

    多线程条件变量

    参考代码：

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include <stdio.h>   
    2. #include <pthread.h>   
    3. #include <unistd.h>   
    4.   
    5. pthread_mutex_t counter_lock;   //互斥锁   
    6. pthread_cond_t counter_nonzero; //条件变量   
    7. int counter = 0;  
    8. int estatus = -1;  
    9.   
    10. void *decrement_counter(void *argv);  
    11. void *increment_counter(void *argv);  
    12.   
    13. //******* 主函数 *******//   
    14. int main(int argc, char **argv)  
    15. {  
    16.     printf("counter: %d/n", counter);  
    17.     pthread_t thd1, thd2;  
    18.     int ret;  
    19.   
    20.     //初始化   
    21.     pthread_mutex_init(&counter_lock, NULL);  
    22.     pthread_cond_init(&counter_nonzero, NULL);  
    23.       
    24.     ret = pthread_create(&thd1, NULL, decrement_counter, NULL); //创建线程1   
    25.     if(ret){  
    26.         perror("del:/n");  
    27.         return 1;  
    28.     }  
    29.   
    30.     ret = pthread_create(&thd2, NULL, increment_counter, NULL); //创建线程2   
    31.     if(ret){  
    32.         perror("inc: /n");  
    33.         return 1;  
    34.     }  
    35.   
    36.     int counter = 0;  
    37.     while(counter != 10){  
    38.         printf("counter(main): %d/n", counter); //主线程   
    39.         sleep(1);  
    40.         counter++;  
    41.     }  
    42.   
    43.     pthread_exit(0);  
    44.       
    45.     return 0;  
    46. }  
    47.   
    48. void *decrement_counter(void *argv)  
    49. {  
    50.     printf("counter(decrement): %d/n", counter);  
    51.     pthread_mutex_lock(&counter_lock);  
    52.     while(counter == 0)  
    53.         pthread_cond_wait(&counter_nonzero, &counter_lock); //进入阻塞(wait)，等待激活(signal)   
    54.       
    55.     printf("counter--(before): %d/n", counter);      
    56.     counter--; //等待signal激活后再执行   
    57.     printf("counter--(after): %d/n", counter);      
    58.     pthread_mutex_unlock(&counter_lock);   
    59.   
    60.     return &estatus;  
    61. }  
    62.   
    63. void *increment_counter(void *argv)  
    64. {  
    65.     printf("counter(increment): %d/n", counter);  
    66.     pthread_mutex_lock(&counter_lock);  
    67.     if(counter == 0)  
    68.         pthread_cond_signal(&counter_nonzero); //激活(signal)阻塞(wait)的线程(先执行完signal线程，然后再执行wait线程)   
    69.   
    70.     printf("counter++(before): %d/n", counter);      
    71.     counter++;   
    72.     printf("counter++(after): %d/n", counter);      
    73.     pthread_mutex_unlock(&counter_lock);  
    74.   
    75.     return &estatus;  
    76. }  

    运行结果：

    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ gcc -Wall -o pthread_cond2 pthread_cond2.c -lpthread

    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ ./pthread_cond2 

    counter: 0

    counter(main): 0

    counter(decrement): 0

    counter(increment): 0

    counter++(before): 0

    counter++(after): 1

    counter--(before): 1

    counter--(after): 0

    counter(main): 1

    counter(main): 2

    counter(main): 3

    counter(main): 4

    counter(main): 5

    counter(main): 6

    counter(main): 7

    counter(main): 8

    counter(main): 9

    详细解释，请见：http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/11/24/6031723.aspx

    ===================================================================

    多线程的创建特殊数据键

    参考代码：

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include <stdio.h>   
    2. #include <pthread.h>   
    3. #include <unistd.h>   
    4.   
    5. pthread_key_t key; //声明参数key   
    6.   
    7. void echomsg(void *arg) //析构处理函数   
    8. {  
    9.     printf("destruct executed in thread = %u, arg = %p/n",   
    10.                 (unsigned int)pthread_self(),  
    11.                 arg);     
    12. }  
    13.   
    14. void *child_1(void *arg)  
    15. {  
    16.     pthread_t tid;  
    17.      
    18.     tid = pthread_self();  
    19.     printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
    20.       
    21.     pthread_setspecific(key, (void *)tid);  // 与key值绑定的value(tid)   
    22.     printf("%s: thread %u returns %p/n",    // %p 表示输出指针格式    
    23.                 (char *)arg,  
    24.                 (unsigned int)tid,   
    25.                 pthread_getspecific(key));  // 获取key值的value   
    26.     sleep(1);  
    27.     return NULL;  
    28. }  
    29.   
    30. void *child_2(void *arg)  
    31. {  
    32.     pthread_t tid;  
    33.      
    34.     tid = pthread_self();  
    35.     printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
    36.       
    37.     pthread_setspecific(key, (void *)tid);  
    38.     printf("%s: thread %u returns %p/n",   
    39.                 (char *)arg,  
    40.                 (unsigned int)tid,   
    41.                 pthread_getspecific(key));  
    42.     sleep(1);  
    43.     return NULL;  
    44. }  
    45.   
    46. //******* 主函数 *******//   
    47. int main(void)  
    48. {  
    49.     pthread_t tid1, tid2;  
    50.       
    51.     printf("hello main/n");  
    52.       
    53.     pthread_key_create(&key, echomsg); //创建key   
    54.       
    55.     pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1"); //创建带参数的线程，需要强制转换   
    56.     pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2");  
    57.   
    58.     sleep(3);  
    59.     pthread_key_delete(key); //清除key   
    60.     printf("bye main/n");  
    61.       
    62.     pthread_exit(0);  
    63.     return 0;  
    64. }  

    运行结果：

    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ gcc -Wall -o pthread_setspecific pthread_setspecific.c -lpthread
    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ ./pthread_setspecific                                          
    hello main
    child_1: thread 1084229984 enter
    child_1: thread 1084229984 returns 0x40a00960
    child_2: thread 1094719840 enter
    child_2: thread 1094719840 returns 0x41401960
    destruct executed in thread = 1084229984, arg = 0x40a00960
    destruct executed in thread = 1094719840, arg = 0x41401960
    bye main

    附加参考——函数原型：

    Posix定义了两个API分别用来创建和注销TSD：

    int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *))
    注销一个TSD采用如下API：
    int pthread_key_delete(pthread_key_t key)
    int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer)
    void * pthread_getspecific(pthread_key_t key)
    参考网址：

    ===================================================================

    多线程的创建特殊数据键

    参考代码：

    [cpp] view plaincopyprint?
    1. #include <stdio.h>   
    2. #include <pthread.h>   
    • #include <unistd.h>   
    •   
    • pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT; //声明变量   
    •   
    • //once_run()函数仅执行一次，且究竟在哪个线程中执行是不定的   
    • //尽管pthread_once(&once,once_run)出现在两个线程中   
    • //函数原型：int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void))   
    • void once_run(void)  
    • {  
    •     printf("Func: %s in thread: %u/n",   
    •                 __func__,   
    •                 (unsigned int)pthread_self());  
    • }  
    •   
    • void *child_1(void *arg)  
    • {  
    •     pthread_t tid;  
    •   
    •     tid = pthread_self();  
    •     pthread_once(&once, once_run); //调用once_run   
    •     printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
    •   
    •     return NULL;  
    • }  
    •   
    • void *child_2(void *arg)  
    • {  
    •     pthread_t tid;  
    •   
    •     tid = pthread_self();  
    •     pthread_once(&once, once_run); //调用once_run   
    •     printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
    •   
    •     return NULL;  
    • }  
    •   
    • //******* main *******//   
    • int main(void)  
    • {  
    •     pthread_t tid1, tid2;  
    •   
    •     printf("hello main/n");  
    •     pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1");  
    •     pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2");  
    •   
    •     pthread_join(tid1, NULL);  //main主线程等待线程tid1返回   
    •     pthread_join(tid2, NULL);  //main主线程等待线程tid2返回   
    •     printf("bye main/n");  
    •   
    •     return 0;  
    • }  

    运行结果：

    work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ gcc -Wall -o pthread_once pthread_once.c -lpthread
    [work@db-testing-com06-vm3.db01.baidu.com pthread]$ ./pthread_once                                   
    hello main
    Func: once_run in thread: 1084229984
    child_1: thread 1084229984 returns
    child_2: thread 1094719840 returns
    bye main
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