Linux多线程
taianxiaojia 2010-07-12
多线程就是将一个线程的执行任务划分为多个线程来执行，线程的并发执行可以提高处理器的处理效率。
什么情况下使用多线程？
1. 当需要同时并发执行几项功能，互不干扰。
例如：网络通信，通信一方应该启动至少两个线程：发送信息和接收信息线程。
又如：生产者和消费者问题，生产者一边生产，消费者一边消费，而不是等到生产完了再消费。
2. 当有大量的IO时。因为IO时CPU处于空转状态，如果单线程会浪费CPU资源。
例如：需要读取一个很大的文件，并对其处理，此时可以将文件分为几份，并发处理
又如：当需要执行大量的sql语句时，可以将sql语句分成几份，并发执行
3. 当出现复杂计算时，可将复杂计算和其他不依赖于该计算结果的处理过程并发处理。
请问多线程和多进程如何选择？
Linux操作系统提供了LinuxThreads库，linuxThreads的库函数包含在pthread.h中。
LinuxThread中的主要库函数：
线程的创建和停止：
int pthread_create(pthread_t * pthread,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine(void*)),void *arg);调用此函数可以创建一个新的线程，新线程创建后执行start_routine 指定的程序。其中参数attr是用户希望创建线程的属性，当为NULL时表示以默认的属性创建线程。arg是向start_routine 传递的参数。当成功创建一个新的线程时，系统会自动为新线程分配一个线程ID号，并通过pthread 返回给调用者。
void pthread_exit(void *value_ptr);调用该函数可以退出线程，参数value_ptr是一个指向返回状态值的指针。
线程控制：
pthread_self(void);为了区分线程，在线程创建时系统为其分配一个唯一的ID号，由pthread_create()返回给调用者，也可以通过pthread_self()获取自己的线程ID。
Int pthread_join (pthread_t thread , void * *status);这个函数的作用是等待一个线程的结束。调用pthread_join()的线程将被挂起直到线程ID为参数thread 指定的线程终止。
join方法测试：
#include<pthread.h>
void*testjoin(void*arg){
printf("thisisthesubthread,threadidis%u\n",pthread_self());
printf("theargofsubthreadis:%d\n",arg);
sleep(5);
pthread_exit(1);
}
void*main(){
pthread_tthd;
intarg=1000;
if((pthread_create(&thd,NULL,(void*)testjoin,(void*)arg)!=0){
printf("threadcreatefailed!\n");
return;
}
intret;
pthread_join(thd,(void*)&ret);
printf("theexitcodeofsubthreadis%d\n",ret);
printf("thisisthemainthread,threadidis:%u",pthread_self());
}
线程互斥:
只有拥有互斥量的线程才具有访问资源的权限， 由于互斥对象只有一个，这就决定了任何情况下共享资源（代码或变量）都不会被多个线程同时访问。使用互斥不仅能够在同一应用程序的不同线程中实现资源的安 全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。Linux中通过pthread_mutex_t来定义互斥体机制完成互斥操作。具体的操作函数如下：
pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *attr);初使化一个互斥体变量mutex，参数attr表示按照attr属性创建互斥体变量mutex，如果参数attr为NULL，则以默认的方式创建。
pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);给一个互斥体变量上锁，如果mutex指定的互斥体已经被锁住，则调用线程将被阻塞直到拥有mutex的线程对mutex解锁为止。
Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);对参数mutex指定的互斥体变量解锁。
线程同步:
线程同步就是线程等待某个事件发生，当等待的事件发生则继续执行，如果等待的时间没有到达则挂起等待。在Linux中是通过条件变量机制来实现线程同步的。
Pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,const pthread_cond_t *attr);这个函数按参数attr指定的属性初使化一个条件变量cond。
Pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);等待一个事件（条件变量）的发生，发出调用的线程自动阻塞，直到相应的条件变量被置1。等待状态的线程不占用CPU时间。
pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);解除一个等待参数cond指定的条件变量的线程的阻塞状态。
生产者和消费者问题：
#include<pthread.h>
#defineBUFFER_SIZE10
intbuffer[BUFFER_SIZE];
pthread_mutex_tmlock;
pthread_cond_tmcond;
intindex=0;
void*producer(void*arg){
while(inti<100){
put(i);
printf("produce%d\n,i);
i++;
}
}
void*consumer(void*arg){
sleep(5);
intret;
while(inti<100){
ret=get();
printf("consume%d\n,ret);
i++;
}
}
voidput(intn){
pthread_mutex_lock(&mlock);
while(index==BUFFER_SIZE){
pthread_cond_wait(&mcond,&mlock);
}
pthread_cond_signal(&mcond);
buffer(index)=n;
index++;
pthread_mutex_unlock(&mlock);
}
intget(){
pthread_mutex_lock(&mlock);
while(index==0){
pthread_cond_wait(&mcond,&mlock);
}
pthread_cond_signal(&mcond);
index--;
intn=buffer(index);
pthread_mutex_unlock(&mlock);
returnn;
}
voidmain(){
pthread_mutex_init(&mlock,NULL);
pthread_cond_init(&mcond,NULL);
pthread_tproth;
pthread_tconth;
pthread_create(&proth,NULL,(void*)put,NULL);
pthread_create(&conth,NULL,(void*)get,NULL);
}
一道google笔试题：
启动4个线程，向4个文件A，B，C，D里写入数据，每个线程只能写一个值。
线程1：只写1
线程2：只写2
线程3：只写3
线程4：只写4
4个文件A，B，C，D。
程序运行起来，4个文件的写入结果如下：
A：12341234。。。。
B：23412341。。。。
C：34123412。。。。
D：41234123。。。。实现思路：
线程1： for(int i=0;;i++){ fprint((1+i)mod5,"A");}
线程2： for(int i=0;;i++){ fprint((2+i)mod5,"B");}
线程3： for(int i=0;;i++){ fprint((3+i)mod5,"C");}
线程4： for(int i=0;;i++){ fprint((4+i)mod5,"D");}
注意：取模的值为0，则i++ 再取模输入文件
