linux多线程学习笔记二---基本线程编程

一，线程常见函数介绍

#include
#include
void *thread_routine(void *arg)
{
    pthread_t tid=pthread_self();
    printf("thread 1 say hello\n");
    return arg;
}
int main()
{
    pthread_t thread_id;
    void * thread_result;
    int status;
    status=pthread_create(&thread_id,NULL,thread_routine,NULL);
    if(status!=0)
    {
        printf("create error\n");
        return 1;
    }
    status=pthread_join(thread_id,&thread_result);
    if(status!=0)
    {
        printf("join error\n");
        return 1;
    }
    if(thread_result==NULL)
        return 0;
    else
        return 1;
}

首先看上面这个例子，简单的创建一个线程，在线程中打印thread 1 say hello。
首先分析上面程序涉及的函数。
1，创建线程，线程通过调用pthread_create函数来创建其他线程，原型如下：

#include
typedef void*(func)(void*);
int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr,func *f, void *arg);      若成功返回0，若出错则非0

1.1
当pthread_create返回时，参数tid包含新创建线程的ID，新线程可以通过pthread_self函数获取自己线程的ID。
#include
pthread_t pthread_self();  

1.2 线程创建属性 
pthread_create()中的attr参数是一个结构指针，结构中的元素分别对应着新线程的运行属性，主要包括以下几项： 

__detachstate，表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步，如果置位则新线程不能用pthread_join()来同步，且在退出时 自行释放所占用的资源。缺省为pthread_CREATE_JOINABLE状态。这个属性也可以在线程创建并运行以后用 pthread_detach()来设置，而一旦设置为pthread_CREATE_DETACH状态（不论是创建时设置还是运行时设置）则不能再恢复 到pthread_CREATE_JOINABLE状态。 

__schedpolicy，表示新线程的调度策略，主要包括SCHED_OTHER（正常、非实时）、SCHED_RR（实时、轮转法）和 SCHED_FIFO（实时、先入先出）三种，缺省为SCHED_OTHER，后两种调度策略仅对超级用户有效。运行时可以用过 pthread_setschedparam()来改变。 

__schedparam，一个struct sched_param结构，目前仅有一个sched_priority整型变量表示线程的运行优先级。这个参数仅当调度策略为实时（即SCHED_RR 或SCHED_FIFO）时才有效，并可以在运行时通过pthread_setschedparam()函数来改变，缺省为0。 

__inheritsched，有两种值可供选择：pthread_EXPLICIT_SCHED和 pthread_INHERIT_SCHED，前者表示新线程使用显式指定调度策略和调度参数（即attr中的值），而后者表示继承调用者线程的值。缺省 为pthread_EXPLICIT_SCHED。 

__scope，表示线程间竞争CPU的范围，也就是说线程优先级的有效范围。POSIX的标准中定义了两个 值：pthread_SCOPE_SYSTEM和pthread_SCOPE_PROCESS，前者表示与系统中所有线程一起竞争CPU时间，后者表示仅 与同进程中的线程竞争CPU。目前LinuxThreads仅实现了pthread_SCOPE_SYSTEM一值。 

pthread_attr_t结构中还有一些值，但不使用pthread_create()来设置。 

为了设置这些属性，POSIX定义了一系列属性设置函数，包括pthread_attr_init()、pthread_attr_destroy()和与各个属性相关的pthread_attr_get---/pthread_attr_set---函数。

1.3 线程创建的Linux实现 

        我们知道，Linux的线程实现是在核外进行的，核内提供的是创建进程的接口do_fork()。内核提供了两个系统调用__clone()和 fork()，最终都用不同的参数调用do_fork()核内API。当然，要想实现线程，没有核心对多进程（其实是轻量级进程）共享数据段的支持是不行 的，因此，do_fork()提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、 CLONE_FILES（共享文件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号 进程有效）。当使用fork系统调用时，内核调用do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境，而使用 pthread_create()来创建线程时,则最终设置了所有这些属性来调用__clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从 而创建的"进程"拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由__clone()传入。  

        Linux线程在核内是以轻量级进程的形式存在的，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删除等操作都在核外pthread库中进行。pthread 库使用一个管理线程（__pthread_manager()，每个进程独立且唯一）来管理线程的创建和终止，为线程分配线程ID，发送线程相关的信号 （比如Cancel），而主线程（pthread_create()）的调用者则通过管道将请求信息传给管理线程。 

2，回收终止线程的资源

缺省为pthread_CREATE_JOINABLE状态，上面的程序采用默认设置，即需要线程通过调用pthread_join函数等待其他线程终止

#include
int pthread_join（pthread_t tid,void **thread_retrun);  若成功返回0，出错则非零

pthread_join函数会阻塞，直到线程tid终止，然后回收已终止线程占用的所有存储器资源。
除此还要熟悉一下几个函数

#include
int pthread_detach(pthread_t tid);

int pthread_exit(void*thread_return);

int pthread_cancel(pthread_t);

pthread_detach()函数
    用于指示应用程序在线程tid终止时回收其存储空间。如果tid尚未终止，pthread_detach()不会终止该线程。

一个线程是以一下方式之一来终止的:当顶层的线程例程返回时，线程会隐式的终止；通过调养pthread_exit函数显式的终止，该函数返回一个 指向thread_return的指针。如果主线程调用pthread_exit，它会等待所有其他对等线程终止，然后再终止主线程和整个进程，返回值为 thread_return。对等线程也可以调用pthread_cancel来终止当前线程。

二，线程的生命周期

通常将线程的状态分为以下几种：就绪，运行，阻塞，终止，状态转移图如下所示。

线程的创建，上例中status=pthread_create(& thread_id,NULL,thread_routine,NULL);完成线程的创建工作，线程创建注意：pthread_create函数返回同 线程执行之间没有同步关系，被创建之后进入就绪状态。线程启动，即开始执行pthread_routine函数。通常线程在以下情况被阻塞：试图加锁一个 已经锁住的互斥量；等待某个条件变量；执行无法立即完成的I/O操作。程序中pthread_join函数处阻塞，等待它创建的线程结束。线程终止，本例 中线程pthread_routine线程资源在pthread_join函数返回时被回收。而pthread_detach分离的线程在线程结束时自动 被回收。