线程初讲

一、线程的概念

LWP：light weight process 轻量级的进程

         进程：独立地址空间，拥有PCB

         线程：也有PCB，但没有独立的地址空间(共享)

         区别：在于是否共享地址空间。         独居(进程)；合租(线程)。

         Linux下：        线程：最小的执行单位

                                    进程：最小分配资源单位，可看成是只有一个线程的进程。

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exit()　　　　　　将进程退出

pthread_exit()　　将线程退出

return　　　　　  返回到调用者那里

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二、线程的控制原语

pthread_self()　　　　　　获取线程ID。其作用对应进程中 getpid() 函数

pthread_create()　　　　  创建一个新线程。其作用对应进程中的 fork() 函数

pthread_exit()　　　　　　退出线程。起作用对应进程中的 exit() 函数

pthread_join()　　　　　　阻塞等待线程退出，获取线程退出状态 其作用对应进程中的 waitpid() 函数

pthread_detach()　　　　  实现线程分离 作用：自动清理pcb，不需要在调用pthread_join清理

　　　　　　　　　　　　线程分离状态：指定该状态，线程主动与主控线程断开关系。线程结束后，其退出状态不由其他线程获取，而是直接自己自动释放。网络、多线程服务器常常使用。

phtread_cancel()　　　　 杀死（取消）线程，其作用对应进程中kill()函数 。当把一个线程kill后，他的退出值是-1

　　　　　　　　　　　　注意：线程的取消并不是实时的，而是有一定的延时。需要等待线程到达某个取消点（检查点）

pthread_testcancel()　　   自己添加取消点

　　　　　　　　　　　　取消点：是线程检查是否被取消，并按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用create,open,pause,close,read,write... 

pthread_equal()　　　　   比较连个线程ID是否相等

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三、线程的属性

typedef struct
{
int                     etachstate;     　　//线程的分离状态
int                     schedpolicy;    　　//线程调度策略
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; 　　　//线程的栈设置
void*                 stackaddr;     　　　　//线程栈的位置
size_t                 stacksize;     　　　　//线程栈的大小
} pthread_attr_t; 

主要结构体成员：

         1. 线程分离状态

         2. 线程栈大小（默认平均分配）//在linux下执行命令 $ ulimit -a 可以查看

         3. 线程栈警戒缓冲区大小（位于栈末尾）线程栈警戒缓冲区的作用：防止线程溢出

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。

1、线程属性初始化

注意：应先初始化线程属性，再pthread_create创建线程

初始化线程属性

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功：0；失败：错误号

销毁线程属性所占用的资源

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功：0；失败：错误号

2、线程的分离状态

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：

设置线程属性，分离or非分离

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

获取程属性，分离or非分离

 int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

   //参数： attr：已初始化的线程属性

　　　　　　 detachstate： PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）

　　　　　　　 　　　　　　　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_cond_timedwait函数(在子线程的主控函数中调用)，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。

3、线程的栈地址

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_setstack和pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功：0；失败：错误号

int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功：0；失败：错误号

参数：　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

4、线程的栈大小

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。

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功：0；失败：错误号

int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功：0；失败：错误号

参数：     attr：指向一个线程属性的指针

　　　　　　stacksize：返回线程的堆栈大小

四、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

五、线程使用注意事项

1. 主线程退出其他线程不退出，主线程应调用pthread_exit

2. 避免僵尸线程

pthread_join

pthread_detach

pthread_create指定分离属性

被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源，所以不应当返回被回收线程栈中的值;

3. malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放

4. 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

5. 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