linux线程通信

线程

进程是系统分配资源的基本单位

线程是系统调度的基本单位，共享进程的全部资源

一个进程可以有一个或者多个线程，线程一定对应一个进程

线程的属性之一：detach mode 默认是非分离状态，也就是需要主线程去回收资源的，用的是join。

就绪---> 运行态 ---> 阻塞 ---> 就绪

创建 : 进程fork线程:pthread_create

回收资源： waitpthread_join

结束 exit、_exitpthread_exit / pthread_cancel

注册退出处理：
atexit pthread_cleanup_push & pthread_cleanup_pop

获得ID getpidpthread_self

fork得到子进程ID pthread_create也可以得到子线程ID

pthread_equal（pthread_t , pthread_t ）;

在线程中return (void *)0; 返回到调用线程

exit (0); 直接退出了进程

都能令线程正常终止

pthread_cancel（tid）只是调用者的愿望，tid对应的线程是否退出则需要看线程是否处于运行态

处于运行态的线程是不去响应这个cancel的

针对非分离线程才有效，如果是线程已经分离，直接返回出错信息

pthread_equal（pthread_t , pthread_t ）;

pthread_t tid = pthread_self();

pthread_exit()；

分离线程怎么创建

1： 从线程的属性上去设置分离或者非分离（默认）

属性:

pthread_attr_t attr

pthread_attr_init(&attr);

pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

pthread_create(&tid , 属性，线程函数入口，线程函数参数)

2： 从线程函数中，必须放在第一句 pthread_detach()

3: 一定要保证在线程调用 pthread_join（tid,NULL）之前，

就已经调用过pthread_detach(tid)或者是子线程中的pthread_detach(pthread_self())),这样才能生效

主线程不想或者不能阻塞在对该子线程的回收上时候， 希望子线程能够独立行事

pthread_cleanup_push & pthread_cleanup_pop

成对出现， 不能被分开，

两个都是宏定义 ， 暗含了｛ 和｝

如果代码在push和POP之间退出（不包含return）了， 那就会调用push中注册的函数

调用函数的顺序和压栈、出栈顺序一致

pthread_cleanup_push ｛

{

}

pthread_cleanup_pop ｝

pthread_cleanup_pop（val） ： val= 0:执行到pop语句的时候，不会调用push中注册的退出处理函数

= 1：执行到pop语句的时候，会调用push中注册的退出处理函数



线程间通信：

同步互斥机制：

信号量 sem ----------------- 同步机制 POSIX

互斥锁 mutex

条件变量 pthread_cond 广播条件 等待条件成立

读写锁 rwlock

spin

信号量

sem_init

sem_wait -- P 申请资源 sem_trywait sem_timedwait

sem_post -- v 释放资源

互斥锁

pthread_mutex_init

pthread_mutex_lock / pthread_mutex_trylock

pthread_mutex_unlock

pthread_mutex_destroy

条件变量 （类似于信号）

pthread_cond_init

pthread_cond_wait()

偷解锁，在解锁状态下等待，得到条件变量后再次上锁

pthread_cond_timedwait()

pthread_cond_signal()发送一次给等待该条件变量的一个进程

pthread_cond_broadcast() 发送给所有等待该条件变量的进程

pthread_cond_destroy()

注意：

临界资源（上锁和解锁之间的代码）应该尽可能简短，最好不要有延时之类的操作

一定在线程退出的时候，注意是否需要有释放锁的动作，

特别是在代码中途出现异常而退出的时候

--------------------------------------

信号量：sem

基本操作： init sem_init (sem_t * , 0 , 1)

pshared == 1 表示在进程间使用该信号量，需要用到共享内存中的地址

P 操作 sem_wait() 申请资源，申请到资源就信号量-1； 如果信号量为0，则会阻塞到信号量非零才返回；

sem_trywait 申请资源，申请到资源就信号量-1；如果信号量为0直接返回

sem_timedwait 申请资源，申请到资源就信号量-1；如果信号量为0就等一段时间，还等不到就直接返回

V 操作 sem_post() 释放资源，信号量+1，而且唤醒睡眠中的等待该资源的线程或者进程

互斥锁：mutex

pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * , NULL)

restrict 表示只能通过该指针来修改该指针指向的内容

pthread_mutex_lock （pthread_mutex_t *）上锁 堵塞等待可上锁

pthread_mutex_trylock 如果已经上锁就直接返回。和锁的属性有关系， PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE是会增加锁的个数

pthread_mutex_unlock （pthread_mutex_t *）解锁

pthread_mutex_destroy （pthread_mutex_t *） 锁就变成不可用

实例：

实现Jack线程和Rose线程，并发送到消息队列，要求双方可以一直通信，直到互说88 结束线程

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/msg.h>
struct msg_st
{
long int msg_type;// !!!!!!必须
long msg_type_using; // 1：n  因为第一个参数msg_type是不能从data中获得的，所以多设置一个
char buf[20];
};

int msgid = -1;

void *myThread1(void)
{

struct msg_st data;
long int msgtype = 1; // 0; // 2; //注意1  0

while(1)
{
memset(data.buf,0,sizeof(data.buf));
if(msgrcv(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), msgtype, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, "msgrcv failed with errno: %d\n", errno);
exit(EXIT_FAILURE);
}

printf("myThread1 receive %s \n", data.buf);
//结束
if(strncmp(data.buf,"88",strlen("88"))==0)
{
printf("88\n");
break;
}

data.msg_type  = 2;
//printf ("send to %ld : sum = %d \n", data.msg_type,data.sum);

printf ("myThread1 send to a string:");
fgets(data.buf,sizeof(data.buf),stdin);
if(msgsnd(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), 0) == -1)
{
fprintf(stderr, "msgsnd failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}

}
pthread_exit(NULL);
}

void *myThread2(void)
{
int msgtype;
struct msg_st data;
while(1)
{
printf ("myThread2 send to a string:");
fgets(data.buf,sizeof(data.buf),stdin);
data.msg_type = 1;
if(msgsnd(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), 0) == -1)
{
fprintf(stderr, "msgsnd failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}

memset(data.buf,0,sizeof(data.buf));
msgtype = 2;
if(msgrcv(msgid, (void*)&data, (sizeof(struct msg_st) - sizeof(long int)), msgtype, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, "msgrcv failed with errno: %d\n", errno);
exit(EXIT_FAILURE);
}

printf("myThread2 receive %s \n", data.buf);
if(strncmp(data.buf,"88",strlen("88")) ==0 )
{
printf("88\n");
break;
}
//data.msg_type  = data.msg_type_using +1;

}

pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
int i=0, ret=0;
pthread_t tid1,tid2;

//建立消息队列
msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);
if(msgid == -1)
{
fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d\n", errno);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("msgid = %d",msgid);

printf("main creat thread1\n");
ret = pthread_create(&tid1, NULL, (void*)myThread1, NULL);
if (ret)
{
perror("Create pthread1 error:\n");
return 1;
}
printf("main creat thread2\n");
ret = pthread_create(&tid2, NULL,(void*) myThread2, NULL);
if (ret)
{
perror("Create pthread2 error:");
return 1;
}
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
while(1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}

使用互斥锁通信

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include "stdlib.h"
#include "unistd.h"

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;

void hander(void *arg)
{
printf("exit in hander \n");
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

void *thread1(void *arg)
{
pthread_cleanup_push(hander, &mutex);
while(1)
{
printf("thread1 is running\n");
pthread_mutex_lock(&mutex); // 上锁1
printf("thread1 waiting ... \n");
pthread_cond_wait(&cond,&mutex); // 偷解锁，在解锁状态下等待，得到条件变量后再次上锁
printf("thread1 applied the condition\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);// 必须匹配LOCK
//    sleep(4);
}
pthread_cleanup_pop(0);
}

void *thread2(void *arg)
{
while(1)
{
printf("thread2 is running\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);// 上锁2
printf("thread2 waiting ... \n");
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);// 偷解锁，在解锁状态下等待，得到条件变量后再次上锁
printf("thread2 applied the condition\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);
//   sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t thid1,thid2;
printf("condition variable study!\n");
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//互斥锁
pthread_cond_init(&cond,NULL); // 条件变量
pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);
pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);
sleep(1);
do
{
printf("signal cond \n");
pthread_cond_broadcast(&cond);
//pthread_cond_signal(&cond);
sleep(2);
}while(1);
sleep(20);
pthread_exit(0);
return 0;
}