linux之线程

线程

1. 为什么使用线程

• 使用fork创建进程以执行新的任务，该方式的代价很高(会复制父进程的资源)。
• 多个进程间不会直接共享内存
• 线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行，进程要想执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程，程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或 UI 线程

2. 什么是线程

类比：

• 创建一个进程，类似于“克隆”一个家庭。该“家庭”与原来的家庭完全相同但是新“家庭”和原来的家庭完全独立。

• 进程包含一个或多个线程。 类似与一个家庭，包含一个或多个家庭成员。家庭内的各成员同时做各自的事情（父亲工作、母亲持家、小孩上学）而对于家庭外部的人来说，这个家庭同时在做多件事情。

• 家庭内的每个成员，就是一个线程。各个家庭成员有自己的个人资源（线程有自己的局部变量）但是所有家庭成员都能共享这个家庭的资源:房子、汽车、家庭的公共资金。（同一个进程内的各个线程，能够共享整个进程的全局变量，除了线程的局部变量外，其他资源都共享）

3. 线程的优点、缺点

优点： 创建线程比创建进程，开销要小。
缺点： 1）多线程编程，需特别小心，很容易发生错误。
      2）多线程调试很困难。
      3）把一个任务划分为两部分， 用两个线程在单处理器上运行时，不一定更快。
      		除非能确定这两个部分能同时执行、且运行在多处理器上。

4. 线程的应用场合

 1. 当一个应用程序，需要同时处理输入、计算、输出时，
 可开3个线程，分别处理输入、计算、输出。
 让用户感觉不到等待。
 2. 高并发编程。

5. 线程的使用API

1）线程的创建

   原型：int  pthread_create (pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,
                     void *(*start_routine)(void*),  void *arg);                                              
                     
   参数：thread, 指向新线程的标识符。是一个传出参数
           attr, 用来设置新线程的属性。
                  一般取默认属性，即该参数取NULL
           start_routine, 该线程的处理函数
                                该函数的返回类型和参数类型都是void*
           arg, 线程处理函数start_routine的参数
           
   功能：创建一个新线程，
           同时指定该线程的属性、执行函数、执行函数的参数
           通过参数1返回该线程的标识符。
   
   返回值：成功，返回0
              失败，返回错误代码                  
              注意：大部分pthread_开头的函数成功时返回0，失败时返回错误码（而不是-1）
              
   注意：使用fork创建进程后，进程马上就启动，但是是和父进程同时执行fork后的代码。
         使用pthread_create创建线程后，新线程马上就启动，即执行对应的线程处理函数。

2）线程的终止

   原型：void  pthread_exit (void *retval)
   功能：在线程函数内部调用该函数。
            终止该线程，并通过参数retval返回一个指针。
            该指针不能指向该线程的局部变量。   

3）等待指定线程结束

   pthread_join
   功能：类似与进程中的waitpid
            等待指定的线程结束，并使参数指向该线程函数的返回值（用pthread_exit返回的值）
   原型：int  pthread_join  (pthread_t   th,
                             void ** thread_return);
   参数：th,  指定等待的线程
           thread_return, 指向该线程函数的返回值
                                  线程函数的返回值类型为void*，故该参数的类型为void**

4）使用线程程序的编译

• (1) 编译时，定义宏_REENTRANT
  即： gcc -D_REENTRANT （#define REENTRANT)
  • 功能：告诉编译器，编译时需要可重入功能。即使得，在编译时，编译部分函数的可重入版本。

注：在单线程程序中，整个程序都是顺序执行的，一个函数在同一时刻只能被一个函数调用，但在多线程中，由于并发性，一个函数可能同时被多个函数调用，此时这个函数就成了临界资源，很容易造成调用函数处理结果的相互影响，如果一个函数在多线程并发的环境中每次被调用产生的结果是不确定的，我们就说这个函数是"不可重入的"/"线程不安全"的。

• (2) 编译时，指定线程库
  • 即: gcc -lpthread
  • 总结：一般使用如下形式即可

gcc   myThreadCode.c  -o  myThreadCode  -D_REENTRANT   -lpthread    

实例 main1.c

这里只是对线程创建,销毁的一个基本运用

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int my_global;

void* my_thread_handle(void *arg) 
{
	int val;

	val = *((int*)arg);

	printf("new thread begin, arg=%d\n", val);
	my_global += val;

	sleep(3);

	pthread_exit(&my_global);// 结束线程

	//  不再执行
	printf("new thread end\n");
}

int main(void)
{
	pthread_t  mythread;// 传出参数
	int arg;
	int ret;
	void *thread_return;// 线程返回值

	arg = 100;
	my_global = 1000;

	printf("my_global=%d\n", my_global);
	printf("ready create thread...\n");
	
    // 创建线程   
	ret = pthread_create(&mythread, 0, my_thread_handle, &arg);
	if (ret != 0) {
		printf("create thread failed!\n");
		exit(1);
	}

	printf("wait thread finished...\n");

   // 等待 线程结束  并且获取返回值
	ret = pthread_join(mythread, &thread_return);
	if (ret != 0) {
		printf("pthread_join failed!\n");
		exit(1);
	}
	printf("wait thread end, return value is %d\n", *((int*)thread_return));
	printf("my_global=%d\n", my_global);

	printf("create thread finished!\n");
}