4.Linux C多线程的执行顺序问题

最新推荐文章于 2024-06-12 15:49:18 发布
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#POSIX #多线程

本文通过实验分析了在多线程编程中，主线程与子线程执行顺序的不确定性，揭示了在不进行特别阻塞处理的情况下，线程执行顺序的随机性，并探讨了子线程间的交叉执行可能性。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

先来探究一下最自然状态下（除了pthread_create()不做任何处理）main线程、子线程之间的执行顺序问题！

试验之前不妨来些猜测：

猜测1：执行顺序main Thread > thread_one > thread_two（thread_one比thread_two先创建）

猜测2：它们的执行顺序没有严格的先后顺序

P.S：若猜测1正确，那么在“不对主线程进行阻塞”的情况下，子线程根本没机会执行。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
static void thread_one(char* msg);
static void thread_two(char* msg);
int main(int argc, char** argv)
{
pthread_t th_one, th_two;
char * msg = "thread";
printf("thread_one starting\n");
if (pthread_create(&th_one, NULL, (void*)&thread_one, msg) != 0) {
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("thread_two starting\n");
if (pthread_create(&th_two, NULL, (void*)&thread_two, msg) != 0) {
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Main thread is going over!\n");
return 0;
}
static void thread_one(char* msg)
{
int i = 0;
while (i < 6) {
printf("I am one. loop %d\n",i);
i++;
}
}
static void thread_two(char* msg)
{
int i = 0;
while (i < 6) {
printf("I am two. loop %d\n",i);
i++;
}
}
编译执行输出结果为：

root@book-desktop:/opt/pc_test/multithreading/5# ./main2
thread_one starting
thread_two starting

Main thread is going over!

此程序情况下，thread_one和thread_two根本没时间执行，是因为主线程结束的时间太快了嘛？

好吧，那在main.c中添加一个大循环吧！main()修改如下：

int main(int argc, char** argv)
{
pthread_t th_one, th_two;
char * msg = "thread";
printf("thread_one starting\n");
if (pthread_create(&th_one, NULL, (void*)&thread_one, msg) != 0) {
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("thread_two starting\n");
if (pthread_create(&th_two, NULL, (void*)&thread_two, msg) != 0) {
exit(EXIT_FAILURE);
}
{
unsigned int i = 0;
while (i < 10000000)
i++;
}
printf("Main thread is going over!\n");
return 0;
}
执行的输出结果如下：

root@book-desktop:/opt/pc_test/multithreading/5# ./main2

thread_one starting

thread_two starting

I am one. loop 0

I am one. loop 1

I am one. loop 2

I am one. loop 3

I am one. loop 4

I am one. loop 5

I am two. loop 0

I am two. loop 1

I am two. loop 2

I am two. loop 3

I am two. loop 4

I am two. loop 5

Main thread is going over!

root@book-desktop:/opt/pc_test/multithreading/5# ./main2

thread_one starting

thread_two starting

I am two. loop 0

I am two. loop 1

I am two. loop 2

I am two. loop 3

I am two. loop 4

I am two. loop 5

I am one. loop 0

I am one. loop 1

I am one. loop 2

I am one. loop 3

I am one. loop 4

I am one. loop 5

Main thread is going over!

呵呵，两次执行结果不一样！

反复测试，发现结果执行结果总不太一样！

除了thread_one比thread_two先创建之外，显然thread_one和thread_two的地位几乎平等，到了这里，几乎可以得出结论：在“地位平等”的情况下，子线程们的执行顺序是随机的！

子线程的执行顺序是随机的，那么它们是交叉执行的嘛（譬如thread_one执行一会儿再去执行thread_two，接着再回来继续执行...）？继续测试，让thread_one线程和thread_two线程的执行时间更长一点儿。对于main线程又是如何呢？让main线程所干的事情和thread_one和thread_two相同。

修改程序如下：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
static void thread_one(char* msg);
static void thread_two(char* msg);
int main(int argc, char** argv)
{
int i = 0;
int j = 0;
pthread_t th_one, th_two;
char * msg = "thread";
printf("thread_one starting\n");
if (pthread_create(&th_one, NULL, (void*)&thread_one, msg) != 0) {
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("thread_two starting\n");
if (pthread_create(&th_two, NULL, (void*)&thread_two, msg) != 0) {
exit(EXIT_FAILURE);
}
while (i < 6) {
printf("I am main. loop %d\n",i);
i++;
{
j = 0;
while (j < 10000000)
j++;
}
}
printf("Main thread is going over!\n");
return 0;
}
static void thread_one(char* msg)
{
int i = 0;
int j = 0;
while (i < 6) {
printf("I am one. loop %d\n",i);
i++;
{
j = 0;
while (j < 10000000)
j++;
}
}
}
static void thread_two(char* msg)
{
int i = 0;
int j = 0;
while (i < 6) {
printf("I am two. loop %d\n",i);
i++;
{
j = 0;
while (j < 10000000)
j++;
}
}
}
执行结果如下：

root@book-desktop:/opt/pc_test/multithreading/5# ./main2

thread_one starting

thread_two starting

I am main. loop 0

I am two. loop 0

I am one. loop 0

I am main. loop 1

I am one. loop 1

I am two. loop 1

I am main. loop 2

I am one. loop 2

I am two. loop 2

I am main. loop 3

I am one. loop 3

I am two. loop 3

I am main. loop 4

I am one. loop 4

I am two. loop 4

I am main. loop 5

I am one. loop 5

I am two. loop 5

Main thread is going over!

root@book-desktop:/opt/pc_test/multithreading/5# ./main2

thread_one starting

thread_two starting

I am main. loop 0

I am two. loop 0

I am one. loop 0

I am one. loop 1

I am main. loop 1

I am two. loop 1

I am main. loop 2

I am two. loop 2

I am one. loop 2

I am main. loop 3

I am one. loop 3

I am two. loop 3

I am main. loop 4

I am two. loop 4

I am one. loop 4

I am main. loop 5

I am one. loop 5

I am two. loop 5

Main thread is going over!

两次执行结果不一样！多次测试也发现，具有很大随机性，由此可以确定猜测2是对的！

也即在最自然状态（除了pthread_create()不做任何处理）下main线程、子线程之间的执行顺序没有严格的先后顺序。

所以，若没做特别的阻塞处理，main线程及一系列的子线程，它们的执行顺序是不可预知的！

但在实际中，经常会遇到这样的应用场景：线程1希望线程2达到某种状态时才有机会被执行，其他状态下都是不可执行状态。这就是所谓的线程通信问题。


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