posix线程－线程的取消

初看这个主题时，觉得实在简单。在我印象中，线程取消的实现通常是声明一个全局变量来代表取消标志，一个线程在最开始的大while中判断该标志是否被设置，如果被设置就跳出循环。但是这有一个问题是，如果程序中有n个线程都有可能被取消，那么我们是否要声明n个全局变量来单独控制它们的取消？POSIX提供了一些有效的API来简化我们对线程取消的操作（不过这背后还是有很多复杂的概念）。从很多书上把线程的取消单独作为一节或一章，足可窥见它的特殊性。

考虑一下为什么想要取消我们为一些原因创建的线程呢？比如在一个有GUI的界面，我们可能会使用一个后台线程处理一些费事的操作，比如，查找、准备打印文件，界面通常会为用户提供一个停止按钮来取消这些操作（在word中，可以取消要打印的文件）。这个时候就需要线程取消操作了。



线程的取消

该函数发送一个取消请求到指定的线程中。

int pthread_cancel(pthread_t thread)

注意点：

1.当该函数发送取消请求后，它立即返回，并不等待指定线程终止后才返回。

2.指定线程什么时候返回，完全依赖于线程取消的状态和类型。

3.当进程被取消后，pthread_join()函数返回PTHREAD_CANCELED。



线程取消状态

设置线程是否能被取消。

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate)

注意点：

1.线程PTHREAD_CANCEL_DISABLE被设置后收到的取消请求都将被挂起（记住是被挂起，不是被丢失）。如果程序中要执行一段不能被打断的操作时，设置该标志。

2.PTHREAD_CANCEL_ENABLE，重新让线程恢复到可以接受取消请求的状态。该状态是线程的默认状态。



线程取消类型

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype)

注意点：

1.线程的取消类型只有在PTHREAD_CANCEL_ENABLE标志下才有意义。

2.PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS，异步标志。表示线程能在任意时刻被取消（该标志很少使用，最后讨论）。

3.PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,推迟取消。取消请求要等到取消点（cancellation point）才能被处理。



取消点（Cancellation Point）

在推迟取消标志设置后，取消请求只有在某些函数中才能被处理，这些函数就叫做取消点。

图选自The linux programming interface-chapter32





从上图可推断，大部分的取消点都是会让线程阻塞的函数。当一个线程到达一个取消点时，系统决定是否有一个未解决的针对目标线程的取消请求。如果目标线程从一个取消点返回后，另外的线程针对目标线程调用了pthread_cancel()，就存在一个未解决的取消。如果这一取消是未解决的，系统将很快开始调用清除函数（后面会提到），然后线程终止。



有时我们的线程中根本就没有用到上面所列的取消点，那是否意味着线程就不能被取消？是的，不能被取消。所以，我们需要下面这个函数来解决这个问题。

线程取消测试

void pthread_testcancel(void)

在线程中添加这个API来检查是否有取消请求到来，以便处理这个请求。



再考虑下面这些场景：线程动态的分配了一些空间，或线程拥有某些锁。但它在收到取消请求后自动的退出了。那分配的空间将会造成内存泄露，没释放的锁将会让其他线程一直被阻塞，这些都是很严重的问题。POSIX线程为了解决该问题，制定了下面的API。

线程清除

void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg)

void pthread_cleanup_pop(int execute)

注意点：

1.pthread_cleanup_push()把清除函数加到栈（该栈专门为清除函数准备）中，pthread_cleanup_pop()把栈顶中的清除函数删除。当线程被取消或它调用pthread_exit()退出时，系统从栈顶依次弹出清除函数，并执行。

2.当线程执行到底部时都未被取消，那么调用pthread_cleanup_pop()来清除该处理函数（参数为0）。

3.当pthread_cleanup_pop()以非零值被调用时，就算线程没被取消，清除处理函数也要被执行。

4.这两个函数可以被设计为宏，比如在pthread_cleanup_push中包含一个{，而在pthread_cleanup_pop中包含一个}。这样在代码中，必须要求这两个函数成对的出现，必须在同一个代码块中。



现在来讨论一下异步取消

推迟取消必要要在取消点才能取消线程，而异步取消却是直接终止线程，并不等待到某个取消点上。值得注意的是异步取消也会调用清除函数，但是线程在被取消时，我们根本不知道线程是在什么条件下被取消的（内存是否已经被分配，互斥量是否被锁住了等），也就无法在清除函数中执行相对应的逆操作。

当你在线程中调用malloc时，系统为你分配一些堆内存。Malloc可能在很多地方被异步取消打断（在分配内存前被打断，在分配内存后，在保持地址返回前被打断等）。你不能判断内存是否被分配了，也就是说在清除函数中你不知道该不该释放内存。在你调用pthread_mutex_lock时，你也无法知道到底锁住没有，该不该在清除函数中释放该锁。

那异步取消就一点用处都没有了么？当然有用，不然创造它干什么！对于一个运行紧密计算循环的线程时，不断地调用pthread_testcancel()是昂贵的，我们只能用异步取消来完成取消。

当需要使用异步取消时，有一些基本准则必须遵守：不能分配任何资源，不能要求任何互斥量，锁等。