【网络编程】多线程编程--线程基础

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  线程是程序中完成一个独立任务的完整执行序列，根据运行环境以及调度者的身份，可以分为内核线程以及用户线程。

• 内核线程，运行在内核空间，由内核来调度，有的系统上也称为LWP（轻量级进程）
• 用户线程，运行在用户空间，由线程库来调度

  内核线程相当于用户线程运行的容器，当进程的一个内核线程获得CPU的使用权时，它就加载并运行一个用户线程。一个进程可以拥有M个内核线程和N个用户线程，根据内核线程和用户线程数量的不同，线程的实现方式可以分为以下三种：

• 完全在用户空间实现，对这种实现方式而言，M=1，即N个用户线程对应1个内核线程，该内核线程相当于进程本身。
  • 优点：创建和调度线程都无须内核干预，因此速度相当快，并且它不占用额外的内核资源，即使一个进程创建了很多线程，也不会对系统性能造成明显的影响。
  • 缺点：对于多处理器系统，一个进程的多个线程无法运行在不同的CPU上，因为内核是根据最小调度单位来分配CPU的，并且线程的优先级只对同一个进程中的线程有效，比较不同进程中的线程优先级没有意义。
• 完全由内核调度，该模式下将创建、调度线程的任务都交给了内核，这种方式下，M:N=1:1，即1个用户空间线程被映射为1个内核线程。并且其优缺点与上面完全在用户空间实现相反。
• 双层调度，是前两种实现模式的混合体，内核调度M个内核线程，线程库调度N个用户线程。其优点在于不但不会消耗过多的内核资源，而且线程切换的速度也比较快，同时它可以充分利用多处理器的优势。

一、创建线程与结束线程

1.1、pthread_create

  创建一个线程的函数为：

#include <pthread.h>
/*pthread_t的类型描述，可见pthread_t为一个整数类型*/
typedef unsigned long int pthread_t;

int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr, 
						void* (*start_routine)(void*), void* arg);

• thread是新线程的标识符
• attr用于设置新线程的属性，传递NULL表示使用默认线程属性
• start_routine指定新线程将运行的函数
• arg则是运行函数的参数

  pthread_create成功时返回0，失败返回错误码

1.2、pthread_exit

  退出线程的函数，具体为：

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void* retval);

  pthread_exit函数通过retval参数向线程的回收这传递其退出信号，他执行完后不会返回到调用者，而且永远不会失败。

1.3、pthread_join

  一个进程中的所有线程都可以调用pthread_join函数来回收其他线程（在目标线程可回收的前提下），这类似于回收进程的wait和waitpid。其定义如下：

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void** retval);

• thread是目标线程的标识符
• retval是目标线程返回的退出信息

  该函数会一直阻塞，直到回收的线程结束为止。成功时返回0，失败时返回错误码。

1.4、pthread_cancel

  取消线程（异常终止一个线程），函数如下：

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

  thread属性是目标线程的标识符。成功时返回0，失败返回错误码

二、线程属性

  pthread_attr_t结构体定义了一套完整的线程属性。

#include <bits/pthreadtypes.h>
#define __SIZEOF_PTHREAD_ATTR_T 36
typedef union{
	char __size[__SIZEOF_PTHREAD_ATTR_T];
	long int __align;
}pthread_attr_t;

  各种线程属性全部包含在了一个字符数组中，线程库定义了一系列函数来操作pthread_attr_t类型的变量，如下所示：

#include <pthread.h>
/*初始化线程属性对象*/
int pthread_attr_init(pthread_attr_t* attr);
/*销毁线程属性对象，被销毁的线程属性对象只有再次初始化之后才能继续使用*/
int pthread_attr_destory(pthread_attr_t* attr);
/*还有一些函数用以获取或者设置线程属性对象的某个属性
具体在P273,
P274还有各个属性的含义，此处不再赘述。
*/

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《Linux高性能服务器编程》学习笔记