5.1 创建和销毁线程

方法

pthread_create(thread, attr, start_routine, arg)

pthread_exit(status)

pthread_cancel(thread)

pthread_attr_init(attr)

pthread_attr_destroy(attr)

创建线程

        最开始main()程序只有一个默认的线程，其他的线程需要由编程人员显式创建。pthread_create()可以用于创建一个线程，这个方法可以在代码中的任意地方调用任意次数。

        pthread_create()的参数如下：

• thread：一个不透明的，唯一的标识符，用于指向该函数创建的线程
• attr：用于设置线程属性的对象，也可以设为NULL，此时线程的属性将使用默认值
• start_routine：线程创建后将会执行的函数方法
• arg：传给start_rountine的参数，其类型必须为void*，如果没有参数传入可设为NULL

线程数限制

        下面的例子展示了如何在Linux中获取和设置有关线程数限制的信息，首先我们获取了当前默认的设置，然后将进程的最大数量（包含线程）设为最大值，最后我们验证了修改生效。

bash / ksh / sh example

$ ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 16
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 255956
max locked memory       (kbytes, -l) 64
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) unlimited
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 1024
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

$ ulimit -Hu
7168

$ ulimit -u 7168

$ ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 16
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 255956
max locked memory       (kbytes, -l) 64
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) unlimited
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 7168
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

tcsh/csh example

% limit
cputime      unlimited
filesize     unlimited
datasize     unlimited
stacksize    unlimited
coredumpsize 16 kbytes
memoryuse    unlimited
vmemoryuse   unlimited
descriptors  1024
memorylocked 64 kbytes
maxproc      1024

% limit maxproc unlimited

% limit
cputime      unlimited
filesize     unlimited
datasize     unlimited
stacksize    unlimited
coredumpsize 16 kbytes
memoryuse    unlimited
vmemoryuse   unlimited
descriptors  1024
memorylocked 64 kbytes
maxproc      7168

        创建的线程之间是平等的，线程可以创建其他的线程，但是它们之间不存在继承或者依赖关系，如下图所示。

线程属性

        线程在创建时其属性会置为默认值，一些属性可以通过线程属性对象来进行设置。pthread_attr_init()和pthread_attr_destroy()用于初始化/销毁线程属性对象，还有一些方法用于获取/设置线程属性对象的信息，这些属性包括：

• 分离/连接状态
• 调度继承
• 调度策略
• 调度参数
• 调度竞争范围
• 栈大小
• 栈地址
• 栈保护（溢出）大小

        其中的一些属性会在后续内容讨论。

线程绑定和调度

        问题：创建线程后，编程人员如何知道1）什么时候系统调起该线程；2）线程会运行在哪个核上

        回答：Pthreads API提供了一些可用于设置线程调度相关的方法。譬如线程可设为使用先进先出策略、轮询策略、或者操作系统确定的策略进行调度。同时也可以设置线程的调度优先级。

        这些内容不在这里进行阐述，Linux中有关调度策略的一些信息可参阅sched_setscheduler

        Pthreads API中没有提供将线程绑定至某个核的方法，不过一些扩展方法可能实现了该功能——譬如pthread_setaffinity_np方法，这里的np表示non-portable，即不是通用的标准实现。

        当然一些操作系统也会提供相关的实现，譬如Linux中的sched_setaffinity方法。

线程结束

        线程有如下几种结束的方式：

• 线程做完了工作后执行return
• 线程在某个分支中调用了pthread_exit()，此时它的工作可能没有结束
• 其他任务调用了pthread_cancel()来结束了该线程
• 整个进程由于调用了exec()或者exit()而终止
• 主线程结束了

        在pthread_exit()方法中编程人员可以传入一个可选的有关终止状态的参数，这个参数会传递给连接了被终止线程的其他线程（后续章节内容中阐述）。

        在能够正常完成执行的分支中一般不必调用pthread_exit()，除非你想要获取并使用任务的返回值。

        注意：pthread_exit()不会帮你关闭之前打开了的文件，任何在线程中打开的文件在线程终止后仍然会保持打开状态。

        在main()中调用pthread_exit()时需要注意：

• 如果在main()中没有显式调用pthread_exit()，可能会出现主线程比它创建的线程更早结束的情况，此时所有的线程都会被强制结束，从而产生一些超出预期的情况。
• 在main()中最后一步显式调用pthread_exit()时，将会阻塞住主线程，直到所有子线程完成任务。

例程：线程的创建和终止

        这个简单的例子中主函数调用pthread_create()创建了5个子线程，每个线程都会打印一句“Hello World!”。之后通过调用pthread_exit()结束线程。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#define NUM_THREADS     5

void *PrintHello(void *threadid)
{
   long tid;
   tid = (long)threadid;
   printf("Hello World! It's me, thread #%ld!\n", tid);
   pthread_exit(NULL);
}

int main (int argc, char *argv[])
{
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   int rc;
   long t;
   for(t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {
      printf("In main: creating thread %ld\n", t);
      rc = pthread_create(&threads[t], NULL, PrintHello, (void *)t);
      if (rc) {
         printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d\n", rc);
         exit(-1);
      }
   }

   /* Last thing that main() should do */
   pthread_exit(NULL);
}

        代码输出如下

In main: creating thread 0
In main: creating thread 1
Hello World! It's me, thread #0!
In main: creating thread 2
Hello World! It's me, thread #1!
Hello World! It's me, thread #2!
In main: creating thread 3
In main: creating thread 4
Hello World! It's me, thread #3!
Hello World! It's me, thread #4!