linux学习之线程篇（二）

线程（二）

1.线程终止方式

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法：

• 从线程主函数return。这种方法对主控线程不适用，从main函数return相当于调用exit。
• 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
• 线程可以调用pthread_exit终止自己。（同样适用于主控线程）

　　note：同一进程的线程间，pthread_cancel向另一线程发终止信号。系统并不会马上关闭被取消线程，只有在被取消线程下次系统调用时（从用户态转换到内核态），才会真正结束线程。或调用pthread_testcancel，让内核去检测是否需要取消当前线程

2.线程属性

本节作为指引性介绍，linux下线程的属性是可以根据实际项目需要，进行设置，之前我们讨论的线程都是采用线程的默认属性，默认属性已经可以解决绝大多数开发时遇到的问题。如我们对程序的性能提出更高的要求那么需要设置线程属性，比如可以通过设置线程栈的大小来降低内存的使用，增加最大线程个数。

typedef struct
{
    int etachstate; //线程的分离状态
    int schedpolicy; //线程调度策略
    structsched_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; //线程的栈设置
    void* stackaddr; //线程栈的位置
    size_t stacksize; //线程栈的大小
}pthread_attr_t;
注：目前线程属性在内核中不是直接这么定义的，抽象太深不宜拿出讲课，为方便大家理解，使用早期的线程属性
定义，两者之间定义的主要元素差别不大。

属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。线程属性主要包括如下属性：作用域（scope）、栈尺寸（stack size）、栈地址（stack address）、优先级（priority）、分离的状态（detached state）、调度策略和参数（scheduling policy and parameters）。默认的属性为非绑定、非分离、缺省M的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

线程属性初始化

先初始化线程属性，再pthread_create创建线程

#include <pthread.h>
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); //初始化线程属性
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); //销毁线程属性所占用的资源

线程的分离状态（detached state）

线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

非分离状态:线程的默认属性是非分离状态，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join()函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。
分离状态:分离线程没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。

线程分离状态的函数：

#include <pthread.h>
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate); //设置线程属性，分离or非分
离
int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate); //获取程属性，分离or非分离
pthread_attr_t *attr:被已初始化的线程属性
int *detachstate:可选为PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）和 PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程

　　这里要注意的一点是，如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_conpthread_cond_timedwait函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。

#include<pthread.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

void *th_fun(void *arg)
{
     int n=20;
     while(n--)
     {
           printf("%x %d
",pthread_self(),n);
          sleep(1);
     }
     return (void *)1;
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    pthread_attr_t attr;//attr里边是垃圾值
    int err;

   pthread_attr_init(&attr);//attr里边保存创建线程的默认属性

   //int datachstate： PTHREAD_CREATE_DETACHED  PTHREAD_CREATE_JOINABLE      pthread_attrsetdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);//设置线程为分离属性

    pthread_create(&tid,attr,th_fun,NULL);
    err=pthread_join(tid,NULL);
    while(1)
    {
      if(err!=0)
      {
           printf("%s
",strerror(err));
           sleep(10);
           pthread_exit(1);
      }
     }
     return 0;
}

 线程的栈地址（stack address）

　　POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。当进程栈地址空间不够用时，指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstackaddr和pthread_attr_getstackaddr两个函数分别设置和获取线程的栈地址。传给pthread_attr_setstackaddr函数的地址是缓冲区的低地址（不一定是栈的开始地址，栈可能从高地址往低地址增长）。

#include <pthread.h>
int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr);
int pthread_attr_getstackaddr(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr);
attr: 指向一个线程属性的指针
stackaddr: 返回获取的栈地址
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号
说 明：函数已过时，一般用下面讲到的pthread_attr_getstack来代替

线程的栈大小（stack size）

　　当系统中有很多线程时，可能需要减小每个线程栈的默认大小，防止进程的地址空间不够用,当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时，可能需要增大线程栈的默认大小

　　函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize提供设置。

#include <pthread.h>
int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);
attr 指向一个线程属性的指针
stacksize 返回线程的堆栈大小
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号

　　除上述对栈设置的函数外，还有以下两个函数可以获取和设置线程栈属性

#include <pthread.h>
int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);
int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);
attr 指向一个线程属性的指针
stackaddr 返回获取的栈地址
stacksize 返回获取的栈大小
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号

实例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define SIZE 0x10000
int print_ntimes(char *str)
{
    sleep(1);
    printf("%s
", str);
    return 0;
}

void *th_fun(void *arg)
{
    int n = 3;
    while (n--)
    print_ntimes("hello xwp
");
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int err, detachstate, i = 1;
    pthread_attr_t attr;
    size_t stacksize;
    void *stackaddr;
    //查看默认栈属性
    pthread_attr_init(&attr);//初始化
    pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);//获取栈属性
    printf("stackadd=%p
", stackaddr);
    printf("stacksize=%x
", (int)stacksize);
    pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);//获取是分离的还是非分离属性
    if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
    printf("thread detached
");
    else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)
    printf("thread join
");
    else
    printf("thread un known
");

    /* 设置线程分离属性 */
    pthread_attr_setdetachstate(&attr,                    
    PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    while (1) {
    /* 在堆上申请内存，指定线程栈的起始地址和大小，栈是由底向高分配，返回的是最低栈地址 */
     stackaddr = malloc(SIZE);
     //判断栈分配是否成功
     if (stackaddr == NULL) {
         perror("malloc");
            exit(1);
    }
    stacksize = SIZE;
    pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);
    err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);
    if (err != 0) {
    printf("%s
", strerror(err));
    exit(1);
    }
    printf("%d
", i++);
    }
    pthread_attr_destroy(&attr);///销毁线程属性
    return 0;
}

3.NPTL

（1）察看当前pthread库版本

getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION

　

（2）NPTL实现机制(POSIX),Native POSIX Thread Library

（3）使用线程库时gcc指定 -lpthread

4.note

• 主线程退出其他线程不退出，主线程应调用ptrhed_exit
• 避免僵线程（join回收或者变成分离态）
• malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放（习惯谁申请谁释放）
• 如果线程终止时没有释放加锁的互斥量，则该互斥量不能再被使用
• 应避免在多线程模型中调用fork除非，马上exec，子进程中只有调用fork的线程存在，其他线程在子进程中均pthread_exit。
• 信号的复杂语义很难和多线程共存，应避免在多线程引入信号机制