网站建设faq,如何选择赣州网站建设,北京平台网站建设价格,管理咨询公司有哪些方面在linux内核中并没有线程的概念#xff0c;只有轻量级进程LWP的概念#xff0c;linux下的线程都是是由LWP进行模拟实现的。因此linux操作系统中不会提供线程的相关接口#xff0c;只会提供轻量级线程的接口#xff08;如vfork#xff0c;clone等#xff09;。但是在我们的…在linux内核中并没有线程的概念只有轻量级进程LWP的概念linux下的线程都是是由LWP进行模拟实现的。因此linux操作系统中不会提供线程的相关接口只会提供轻量级线程的接口如vforkclone等。但是在我们的学习过程中实际上学到的都是线程的概念故而linux的设计者在用户和操作系统之间将轻量级进程的的系统调用进行了封装成库并提供给了用户这样的线程我们称之为用户级线程库。
接下来我们介绍一下linux系统中线程库的使用与封装。
一、线程库的使用
1.1 POSIX线程库
在linux中与线程有关的函数构成了一个完整的系列绝大多数函数的名字都是以pthread_ 打头的。要想使用这些函数库要通过引入头文件 pthread.h而在链接这些线程函数库时要使用编译器命令的-lpthread选项。
1.2 线程库的接口
1.2.1 线程创建
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void* (*start_routine)(void*), void *arg);
//功能创建一个新的线程
//参数://thread输出型参数用以返回线程ID//attr设置线程的属性attr为NULL表示使⽤默认属性//start_routine是个函数地址即线程启动后要执⾏的函数它的返回值也可以是任意类型整型字符型对象//arg:传给线程启动函数的参数可以是任意类型整型字符型对象……
//返回值成功返回0失败返回错误码示例
#includeiostream
#includepthread.h
#includeunistd.h
using namespace std;void* run(void* arg)
{while(true){coutnew thread :(char* )argendl;sleep(1);}
}int main()
{pthread_t thread1;pthread_create(thread1,nullptr,run,(void*)new thread1);pthread_t thread2;pthread_create(thread2,nullptr,run,(void*)new thread2);while(true){coutmain threadendl;sleep(1);}return 0;
}注意 • 新线程和主线程的运行顺序是不确定的。 • 多线程的调度时间是基于对进程的时间片进行瓜分。 • 多个线程向同一个文件这里是显示器进行写入时在不加保护的情况下是会发生重入的也就会产生数据不一致问题。 • 线程是共享进程地址空间的。 • 线程出现异常会导致当前进程的其他线程全部崩溃。 1.2.2 线程终止
和进程一样线程创建之后也是要被等待和回收的
如果需要只终止某个线程而不终止整个进程的话有三种方法 • 线程执行函数return。这种方法对主线程不适用main函数return相当于调用exit。 • 线程可以调用pthread_exit终止自己。
void pthread_exit(void *value_ptr);
//功能线程终⽌
//参数://value_ptr:线程退出时的返回值。需要注意pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的不能在线程函数的栈上分配。因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。 • 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
int pthread_cancel(pthread_t thread);
//功能取消一个执⾏中的线程
//参数://thread:要取消的线程ID
//返回值成功返回0失败返回错误码1.2.3 线程等待 为什么需要线程等待 因为已经退出的线程其空间没有被释放仍然在进程的地址空间内。而创建新的线程不会复用刚才退出线程的地址空间。 int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);
//功能等待线程结束
//参数://thread:线程ID//value_ptr:用以保存线程的返回值的地址
//返回值成功返回0失败返回错误码调用该函数的线程将挂起等待直到id为thread的线程终止。
thread线程以不同的方法终止通过pthread_join得到的终止状态是不同的 • 如果thread线程通过return返回那么value_ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。 • 如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel异常终掉value_ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED(void*)-1。 • 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。 • 如果对thread线程的终止状态不感兴趣则可以传NULL给value_ptr参数。 示例
#includeiostream
#includepthread.h
#includeunistd.h
using namespace std;void* run1(void* arg)
{int count5;while(count--){coutnew thread :(char* )argendl;sleep(1);}pthread_exit((void*)100);cout退出成功endl;}void* run2(void* arg)
{while(true){coutnew thread :(char* )argendl;sleep(1);}
}
int main()
{//创建线程1线程2pthread_t thread1;pthread_create(thread1,nullptr,run1,(void*)new thread1);pthread_t thread2;pthread_create(thread2,nullptr,run2,(void*)new thread2);sleep(3);//取消线程2pthread_cancel(thread2);cout取消成功endl;//线程等待void *ret1,*ret2;pthread_join(thread1,ret1);pthread_join(thread2,ret2);cout等待成功endl;coutret1 :(long long)ret1;ret2 :(long long)ret2endl;return 0;
}caryonVM-24-10-ubuntu:~/linux/thread$ ./thread
new thread :new thread1
new thread :new thread2
new thread :new thread1
new thread :new thread2
new thread :new thread1
new thread :new thread2
取消成功
new thread :new thread1
new thread :new thread1
等待成功
ret1 :100;ret2 :-1在多执行流的情况下主执行流往往是最后退出的
1.2.4 线程分离
默认情况下新创建的线程是joinable的线程退出后需要对其进型pthread_join操作否则无法释放资源从而造成系统泄漏。如果不关心线程的返回值的话join就是一种负担。这个时候我们可以告诉系统当线程退出时自动释放线程资源。
int pthread_detach(pthread_t thread);
//功能进行线程分离
//参数://thread:被分离的线程ID
//返回值成功返回0失败返回错误码可以是线程组内其他线程对目标线程进型分离也可以是线程自己分离。joinable和分离是冲突的一个线程不能既是joinable又是分离的。
#include iostream
#include unistd.h
#include pthread.h
using namespace std;void *thread_run(void *arg)
{printf(%s\n, (char *)arg);return NULL;
}
int main(void)
{//创建线程pthread_t tid;pthread_create(tid, NULL, thread_run, (void*)thread1 run...) ;//分离线程pthread_detach(tid);int ret 0;sleep(1); if (pthread_join(tid, NULL) 0){printf(pthread wait success\n);ret 0;}else{printf(pthread wait failed\n);ret 1;}return ret;
}caryonVM-24-10-ubuntu:~/linux/thread$ ./thread
thread1 run...
pthread wait failed二、线程id与进程空间布局
在线程创建、终止、等待时我们都有注意到pthread_t thread线程id这个参数的存在这个id表示的是什么意思呢
#includeiostream
#includepthread.h
using namespace std;void* run(void* args)
{while(true);return nullptr;
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(tid,nullptr,run,(void*)newthread);printf(0x%lx\n,tid);return 0;
}caryonVM-24-10-ubuntu:~/linux/thread$ ./thread
0x7fae58e006c0我们可以看到这个id的值是一个地址那这个地址是什么地址呀 通过ldd查看我们所形成的可执行程序是依赖pthread库的这个库在程序运行时会加载到内存中进而映射到进程地址空间里被所有的线程所共享。我们又知道linux系统中只有轻量级进程线程是使用轻量级进程模拟实现的。但是用户想要查看当前线程的属性怎么办呢 linux内核中是存在这些属性的但是Linux中不存在线程呀这需要内核层与用户层进行解耦啊故而线程的相关属性也是由pthread库进行维护的用户可以通过pthread库来查看线程的属性。 所以这个地址就是该线程的属性所对应的进程地址空间中的地址
我们可以使用下面这个函数获取当前线程的id
pthread_t pthread_self(void);上图就是进程地址空间中的tcb了。 • struct pthread 这个结构里面一定封装了LWP。 • 线程栈 进程地址空间中的栈是主线程的栈新线程的栈是通过动态申请创建的。 • 线程局部存储 理论上来说全部变量是所有线程所共享的即他们所访问的全局变量的地址是相同的但是在声明全局变量是加上__thread进行修饰修饰的只能是内置类型就表示给每个线程都来一份即线程的局部性存储。
#includeiostream
#includepthread.h
using namespace std;__thread int count100;void* run(void* args)
{printf(new thread count : %p\n,count);return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(tid,nullptr,run,(void*)newthread);pthread_join(tid,nullptr);printf(main thread count : %p\n,count);return 0;
}caryonVM-24-10-ubuntu:~/linux/thread$ ./thread
new thread count : 0x71e23b2006bc
main thread count : 0x71e23ba8e4fc三、线程的封装
#pragma once#include iostream
#include string
#include pthread.h
#include functional
#include sys/types.h
#include unistd.husing func_t std::functionvoid();
static int number 1;
enum class TSTATUS
{NEW,RUNNING,STOP
};class Thread
{
private:// 成员方法static void *Routine(void *args){Thread *t static_castThread *(args);t-_status TSTATUS::RUNNING;t-_func();return nullptr;}void EnableDetach() { _joinable false; }bool IsJoinable() { return _joinable; }
public:Thread(func_t func) : _func(func), _status(TSTATUS::NEW), _joinable(true){_name Thread- std::to_string(number);_pid getpid();}bool Start(){if (_status ! TSTATUS::RUNNING){int n ::pthread_create(_tid, nullptr, Routine, this); if (n ! 0)return false;return true;}return false;}bool Stop(){if (_status TSTATUS::RUNNING){int n ::pthread_cancel(_tid);if (n ! 0)return false;_status TSTATUS::STOP;return true;}return false;}bool Join(){if (_joinable){int n ::pthread_join(_tid, nullptr);if (n ! 0)return false;_status TSTATUS::STOP;return true;}return false;}void Detach(){EnableDetach();pthread_detach(_tid);}~Thread(){}
private:std::string _name;pthread_t _tid;pid_t _pid;bool _joinable; // 是否是分离的默认不是func_t _func;TSTATUS _status;
};
