导航 新随笔 管理 linux 多线程编程 --比较老 是 LinuxThread
2014-10-25 11:42
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导航新随笔管理 | linux 多线程编程Posted on 2011-11-18 19:29 Biffo Lee 阅读(12625)评论(0) 编辑 收藏 原文地址: 1.Linux“线程” 进程与线程之间是有区别的,不过Linux内核只提供了轻量进程的支持,未实现线程模型。Linux是一种“多进程单线程”的操作系统。Linux本身只有进程的概念,而其所谓的“线程”本质上在内核里仍然是进程。 大家知道,进程是资源分配的单位,同一进程中的多个线程共享该进程的资源(如作为共享内存的全局变量)。Linux中所谓的“线程”只是在被创建时clone了父进程的资源,因此clone出来的进程表现为“线程”,这一点一定要弄清楚。因此,Linux“线程”这个概念只有在打冒号的情况下才是最准确的。 目前Linux中最流行的线程机制为LinuxThreads,所采用的就是线程-进程“一对一”模型,调度交给核心,而在用户级实现一个包括信号处理在内的线程管理机制。LinuxThreads由Xavier Leroy (Xavier.Leroy@inria.fr)负责开发完成,并已绑定在GLIBC中发行,它实现了一种BiCapitalized面向Linux的Posix 1003.1c “pthread”标准接口。Linuxthread可以支持Intel、Alpha、MIPS等平台上的多处理器系统。 按照POSIX 1003.1c 标准编写的程序与Linuxthread 库相链接即可支持Linux平台上的多线程,在程序中需包含头文件pthread. h,在编译链接时使用命令:
2.“线程”控制 线程创建 进程被创建时,系统会为其创建一个主线程,而要在进程中创建新的线程,则可以调用pthread_create:
每个线程都有自己的线程ID,以便在进程内区分。线程ID在pthread_create调用时回返给创建线程的调用者;一个线程也可以在创建后使用pthread_self()调用获取自己的线程ID:
线程的退出方式有三: (1)执行完成后隐式退出; (2)由线程本身显示调用pthread_exit 函数退出;
如果一个线程要等待另一个线程的终止,可以使用pthread_join函数,该函数的作用是调用pthread_join的线程将被挂起直到线程ID为参数thread的线程终止:
线程互斥 互斥意味着“排它”,即两个线程不能同时进入被互斥保护的代码。Linux下可以通过pthread_mutex_t 定义互斥体机制完成多线程的互斥操作,该机制的作用是对某个需要互斥的部分,在进入时先得到互斥体,如果没有得到互斥体,表明互斥部分被其它线程拥有,此时欲获取互斥体的线程阻塞,直到拥有该互斥体的线程完成互斥部分的操作为止。 下面的代码实现了对共享全局变量x 用互斥体mutex 进行保护的目的:
同步就是线程等待某个事件的发生。只有当等待的事件发生线程才继续执行,否则线程挂起并放弃处理器。当多个线程协作时,相互作用的任务必须在一定的条件下同步。 Linux下的C语言编程有多种线程同步机制,最典型的是条件变量(condition variable)。pthread_cond_init用来创建一个条件变量,其函数原型为:
在头文件semaphore.h 中定义的信号量则完成了互斥体和条件变量的封装,按照多线程程序设计中访问控制机制,控制对资源的同步访问,提供程序设计人员更方便的调用接口。
4.实例 下面我们还是以名的生产者/消费者问题为例来阐述Linux线程的控制和通信。一组生产者线程与一组消费者线程通过缓冲区发生联系。生产者线程将生产的产品送入缓冲区,消费者线程则从中取出产品。缓冲区有N 个,是一个环形的缓冲池。 #include <stdio.h> #include <pthread.h> #define BUFFER_SIZE 16 // 缓冲区数量 struct prodcons { // 缓冲区相关数据结构 int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 实际数据存放的数组*/ pthread_mutex_t lock; /* 互斥体lock 用于对缓冲区的互斥操作 */ int readpos, writepos; /* 读写指针*/ pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空的条件变量 */ pthread_cond_t notfull; /* 缓冲区未满的条件变量 */ }; /* 初始化缓冲区结构 */ void init(struct prodcons *b) { pthread_mutex_init(&b->lock, NULL); pthread_cond_init(&b->notempty, NULL); pthread_cond_init(&b->notfull, NULL); b->readpos = 0; b->writepos = 0; } /* 将产品放入缓冲区,这里是存入一个整数*/ void put(struct prodcons *b, int data) { pthread_mutex_lock(&b->lock); /* 等待缓冲区未满*/ if ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos) { pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock); } /* 写数据,并移动指针 */ b->buffer[b->writepos] = data; b->writepos++; if (b->writepos >= BUFFER_SIZE) b->writepos = 0; /* 设置缓冲区非空的条件变量*/ pthread_cond_signal(&b->notempty); pthread_mutex_unlock(&b->lock); } /* 从缓冲区中取出整数*/ int get(struct prodcons *b) { int data; pthread_mutex_lock(&b->lock); /* 等待缓冲区非空*/ if (b->writepos == b->readpos) { pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock); } /* 读数据,移动读指针*/ data = b->buffer[b->readpos]; b->readpos++; if (b->readpos >= BUFFER_SIZE) b->readpos = 0; /* 设置缓冲区未满的条件变量*/ pthread_cond_signal(&b->notfull); pthread_mutex_unlock(&b->lock); return data; } /* 测试:生产者线程将1 到10000 的整数送入缓冲区,消费者线 程从缓冲区中获取整数,两者都打印信息*/ #define OVER ( - 1) struct prodcons buffer; void *producer(void *data) { int n; for (n = 0; n < 10000; n++) { printf("%d --->\n", n); put(&buffer, n); } put(&buffer, OVER); return NULL; } void *consumer(void *data) { int d; while (1) { d = get(&buffer); if (d == OVER) break; printf("--->%d \n", d); } return NULL; } int main(void) { pthread_t th_a, th_b; void *retval; init(&buffer); /* 创建生产者和消费者线程*/ pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0); pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0); /* 等待两个线程结束*/ pthread_join(th_a, &retval); pthread_join(th_b, &retval); return 0; } 5.WIN32、VxWorks、Linux线程类比 目前为止,笔者已经创作了《基于嵌入式操作系统VxWorks的多任务并发程序设计》(《软件报》2006年5~12期连载)、《深入浅出Win32多线程程序设计》(天极网技术专题)系列,我们来找出这两个系列文章与本文的共通点。 看待技术问题要瞄准其本质,不管是Linux、VxWorks还是WIN32,其涉及到多线程的部分都是那些内容,无非就是线程控制和线程通信,它们的许多函数只是名称不同,其实质含义是等价的,下面我们来列个三大操作系统共同点详细表单:
本章讲述了Linux下多线程的控制及线程间通信编程方法,给出了一个生产者/消费者的实例,并将Linux的多线程与WIN32、VxWorks多线程进行了类比,总结了一般规律。鉴于多线程编程已成为开发并发应用程序的主流方法,学好本章的意义也便不言自明。 完 gcc example1.c -lpthread -o example1 gcc -lpthread -o thread_example lp.c | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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