TCP/IP 网络编程(六)
2015-07-20 08:47
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流程模型:
线程模型:
线程使用演示样例代码:
运行流程例如以下:
进程终止也会捎带线程结束。
上述实例要求:线程相关程序中必须适当调用
简言之。调用该函数的进程将进入等待状态。知道第一个參数指定的线程终止为止。
运行模型例如以下:
同步:
同一时候訪问同一内存空间
须要指定訪问同一内存空间的线程的运行顺序
对相互排斥量的锁定和释放:
演示样例代码:
结果是0.
对信号量的操作:
演示样例代码:
调用
线程模型:
线程的创建和运行流程
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t * restrict thread, const pthread_attr_t * restrict attr, void * (* start_routine)(void *), void * restrict arg); // 成功返回0, 失败返回其它值 ~ thread: 保存新创建线程ID的变量地址值 ~ attr: 用于传递线程属性的參数。NULL 表示默认 ~ start_toutine: 线程单独的运行函数地址 ~ arg: 第三个參数函数的參数信息变量地址值
线程使用演示样例代码:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <pthread.h> void *thread_main(void *arg); int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t t_id; int thread_param = 5; if(pthread_create(&t_id, NULL, thread_main, (void *)&thread_param) != 0) { puts("pthread_creat() error"); return -1; } sleep(10); puts("free maoolc and end of main"); return 0; } void *thread_main(void *arg) { int i; int cnt = *((int *)arg); char * msg = (char *)malloc(sizeof(char) * 50); strcpy(msg, "Hello, I'am thread ~ \n"); for(i=0; i<16; i++) { sleep(1); puts("running thread"); } return (void *)msg; }
运行流程例如以下:
进程终止也会捎带线程结束。
上述实例要求:线程相关程序中必须适当调用
sleep函数。非常明显。这样的须要预測和安排运行流是不安全的。
#include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void ** status); // 成功返回0。 失败返回其它值 ~ thread: 指定线程终止后才会从该函数返回 ~ status: 保存线程函数返回值的指针变量地址值
简言之。调用该函数的进程将进入等待状态。知道第一个參数指定的线程终止为止。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <pthread.h> void *thread_main(void *arg); int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t t_id; int thread_param = 5; void * thr_ret; if(pthread_create(&t_id, NULL, thread_main, (void *)&thread_param) != 0) { puts("pthread_creat() error"); return -1; } if(pthread_join(t_id, &thr_ret) != 0) { puts("pthread_join() error"); return -1; } printf("Thread return message : %s \n", (char *)thr_ret); free(thr_ret); puts("free maoolc and end of main"); return 0; } void *thread_main(void *arg) { int i; int cnt = *((int *)arg); char * msg = (char *)malloc(sizeof(char) * 50); strcpy(msg, "Hello, I'am thread ~ \n"); for(i=0; i<16; i++) { sleep(1); puts("running thread"); } return (void *)msg; }
运行模型例如以下:
线程存在的问题和临界区
临界区:函数内同一时候运行多个线程时引起问题的多条语句构成的代码块,也就是对共享资源訪问并改动的代码。同步:
同一时候訪问同一内存空间
须要指定訪问同一内存空间的线程的运行顺序
相互排斥量
相互排斥量的创建及销毁函数:#include <pthread.h> int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex, const pthread_mutexattr_t * attr); int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); ~ mutex: 相互排斥量的地址值 ~ attr: 要创建的相互排斥量属性,默认NULL
对相互排斥量的锁定和释放:
#include <pthread.h> int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mutex); int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mutex); // 成功返回0
演示样例代码:
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #define NUM_THREAD 100 void * thread_inc(void *arg); void * thread_des(void *arg); long long num; pthread_mutex_t mutex; int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t thread_id[NUM_THREAD]; int i; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); for(i=0; i<NUM_THREAD; i++) { if(i%2) pthread_create(&(thread_id[i]), NULL, thread_inc, NULL); else pthread_create(&(thread_id[i]), NULL, thread_des, NULL); } for(i=0; i<NUM_THREAD; i++) pthread_join(thread_id[i], NULL); printf("result: %lld \n", num); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; } void * thread_inc(void *arg) { int i; pthread_mutex_lock(&mutex); // 临界区划分范围较大 for(i=0; i<50000000; i++) num += 1; pthread_mutex_unlock(&mutex); // 最大限度降低 lock、unlock 的调用 printf("Done "); return NULL; } void * thread_des(void *arg) { int i; pthread_mutex_lock(&mutex); for(i=0; i<50000000; i++) { num -= 1; } pthread_mutex_unlock(&mutex); puts("Done des"); return NULL; }
结果是0.
信号量
信号量的创建和销毁:#include <semaphore.h> int sem_init(sem_t * sem, int pshared, unsigned int value); int sem_destroy(sem_t * sem); // 成功返回0 ~ sem: 信号量的变量地址值 ~ pshared: 创建可有多个进程共享的信号量,0代表在同一进程中使用 ~ value: 信号量初始值
对信号量的操作:
int sem_post(sem_t * sem); int sem_wait(sem_t * sem); // 成功返回0
演示样例代码:
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> void * read(void * arg); void * accu(void *arg); static sem_t sem_one; static sem_t sem_two; // 两个信号量 static int num; int main(int argc, char *atgv[]) { pthread_t id_t1, id_t2; //两个线程 sem_init(&sem_one, 0, 0); //信号量初始化为0 sem_init(&sem_two, 0, 1); pthread_create(&id_t1, NULL, read, NULL); pthread_create(&id_t2, NULL, accu, NULL); // 创建线程 pthread_join(id_t1, NULL); pthread_join(id_t2, NULL); // 等待线程结束 sem_destroy(&sem_one); sem_destroy(&sem_two); //销毁信号量 return 0; } void * read(void * arg) { int i; for(i=0; i<5; i++) { fputs("Input num : ", stdout); sem_wait(&sem_two); // 对信号量运行 V 操作 scanf("%d", &num); sem_post(&sem_one); // 对信号量运行 P 操作 } return NULL; } void * accu(void * arg) { int sum=0, i; for(i=0; i<5; i++) { sem_wait(&sem_one); sum += num; sem_post(&sem_two); } printf("Resule : %d \n", sum); return NULL; }
线程的销毁和多线程server的实现
调用pthread_join函数,不仅会等待线程结束还会引导线程销毁。线程终止前,调用该函数的进程将堵塞
调用
pthread_detach函数, 不会引起线程终止或者进入堵塞状态
#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t pthread); // 成功返回0
多线程server端实现代码
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/socket.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> #define BUF_SIZE 100 #define MAX_CLNT 256 void * handle_clnt(void *arg); void send_msg(char *msg, int len); void error_handling(char *msg); int clnt_cnt = 0; int clnt_socks[MAX_CLNT]; pthread_mutex_t mutx; int main(int argc, char *argv[]) { int serv_sock, clnt_sock; struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr; int clnt_adr_sz; pthread_t t_id;; if(argc != 2) { printf("Usage : %s <port> \n", argv[0]); exit(1); } pthread_mutex_init(&mutx, NULL); // 初始化相互排斥信号量 serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建 socket 套接字 memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); // 将server端套接字地址信息结构体初始化为全 0 serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); if(bind(serv_sock,(struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1) error_handling("bind() error"); if(listen(serv_sock, 5) == -1) error_handling("listen() error"); while(1) { clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr); clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz); if(clnt_sock == -1) error_handling("accept() error"); pthread_mutex_lock(&mutx); // 对相互排斥量加锁訪问 clnt_socks[clnt_cnt++] = clnt_sock; pthread_mutex_unlock(&mutx); pthread_create(&t_id, NULL, handle_clnt, (void *)&clnt_sock); pthread_detach(t_id); //线程销毁方式 printf("Connected client IP : %s \n", inet_ntoa(clnt_adr.sin_addr)); } close(serv_sock); return 0; } void * handle_clnt(void * arg) { int clnt_sock = *((int*)arg); int str_len = 0; int i; char msg[BUF_SIZE]; while((str_len = read(clnt_sock, msg, sizeof(msg))) != 0) send_msg(msg, str_len); // 运行到这里的时候就说明客户端请求断开连接 pthread_mutex_lock(&mutx); // remove disconnected client // 在 clnt_socks 数组中保存全部的客户端套接字,移除一个之后 // 要将该套接字后面的前移一位,因此这不是个合适的数据结构 for(i=0; i<clnt_cnt; i++) { if(clnt_sock == clnt_socks[i]) { while(i++ < clnt_cnt-1) clnt_socks[i] = clnt_socks[i+1]; break; } } clnt_cnt--; pthread_mutex_unlock(&mutx); close(clnt_sock); return NULL; } void send_msg(char *msg, int len) // send to all { int i; pthread_mutex_lock(&mutx); for(i=0; i<clnt_cnt; i++) write(clnt_socks[i], msg, len); pthread_mutex_unlock(&mutx); } void error_handling(char * msg) { fputs(msg, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1); }
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