嵌入式学习记录 2024.5.10（多线程编程1）

目录

一.线程

二.如何创建并运行一个线程:pthread_create 函数

三.线程和进程的区别

四. 线程名词的解释

五. 线程资源回收函数：

六.线程退出函数：pthread_exit

七.线程取消运行函数：pthread_cancel /pthread_testcancel /pthread_setcancelstate /pthread_setcanceltype

八.练习（个人练习）

一.线程

线程的概念：

线程是进程的最小组成单位：一个进程里面，至少有一个线程的存在，称为主线程，main函数运行的就是所谓的主线程

多线程能做什么？

在学习多线程之前，一个进程只能运行一个循环，在学习了多线程之后，一个进程就能同时运行多个循环。想要同时运行n个循环的话，只要让进程里面拥有n个线程即可。

进程也是进程当中最小的代码执行单位，有一个线程，就能同时执行一份代码，有n个线程，就能同时执行n份代码   “进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位”

二.如何创建并运行一个线程:pthread_create 函数

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

功能描述：创建一个线程 参数 thread：pthread_create函数创建出线程之后，会同步的产生一个对应的线程id号，然后将线程id保存到thread指向的内存里面

参数 attr：线程属性的意思，大多数情况下，直接传0，表示使用默认属性

参数 start_routine:pthread_create函数创建出线程线程之后，该线程运行代码就是 start_routine指针指向的函数所运行的代码

参数 arg：其实是传递给 start_routine 函数的参数 返回值：成功返回0，失败返回非0 注意：线程所在的库，在编译的链接阶段不会自动链接，所以需要我们手动的链接，在编译的最后，加上语句 -lpthread

三.线程和进程的区别

1)内存管理有区别

父进程创建子进程之后，子进程完全拷贝父进程的内存空间。也就是说子进程和父进程之间，内存是独立的，互不干涉

主线程创建子线程之后，子线程只会额外的开销8k的内存空间，这8k内存用存放线程属性，内存的起始位置，终止位置，线程 id等等线程相关的数据

所以，子线程的内存空间，和主线程之间是共享的：主线程和子线程之间，想要访问同一个数据的话，最方便的形式就是全局变量

2)进程是资源的获取单位，线程是资源的分配运行单位

3）基于第二点，多进程之间的切换，切换效率要低于多线程之间的切换

无论是多进程还是多线程之间的切换，切换的形式叫做：时间片轮询，上下文切换

4）多进程之间的运行互不影响：父进程结束运行，不影响子进程的运行。同理子进程结束运行，也不影响父进程的运行但是多线程之间，他们的运行不是完全独立：主线程结束运行，所有线程都得结束运行(因为主线程是主函数，主函数结束了，进程就结束了)。其他线程结束运行，互相之间不影响。

四. 线程名词的解释

1 临界数据：能够被多个线程所访问的数据，就是临界数据

2 临界区域：能够被多个线程所执行的代码，我们称为临界区域

3 互斥与同步：

互斥：当一个临界数据，正在被多个线程所访问的时候，线程与线程之间的关系，也应该保持互斥

同一时间，只有1个线程能够访问临界数据，在所有的访问逻辑完成之前，别的线程不应该访问该临界数据

同步：多个线程，可预测的，又先后顺序的，去访问临界数据

五. 线程资源回收函数：

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

功能描述：指定回收thread线程的资源，并使用 retval 这段内存(该内存中保存的是一个void*指针)用来接受线程结束运行时候的运行状态(也就是线程入口函数 start_routine 的返回值) pthread_join 运行模式 和 wait 是一样的：

1：都是阻塞型函数，不回收到资源，不会解除阻塞的

2：都会去接受被回收对象的结束运行时候的状态 pthread_join 和 wait也是一样的问题：主线程在忙于自己的逻辑，执行不到pthread_join,但是线程有成熟的解决访问 ① 主线程自己本身没活干，这个时候直接pthread_join 就行了 ② 如果主线程自己有活干，怎么办？将线程的属性，设置成分离式属性，分离式属性的作用就是：当线程结束运行之后，所有线程的8k资源，自动回收

如何将一个线程设置成分离式线程：pthread_detach

int pthread_detach(pthread_t thread); 功能描述：传入线程id号，将该线程设置成分离式属性

六.线程退出函数：pthread_exit

void pthread_exit(void *retval); 功能描述：结束当前线程，并且将参数retval作为线程入口函数的返回值，向外返回

七.线程取消运行函数：pthread_cancel /pthread_testcancel /pthread_setcancelstate /pthread_setcanceltype

1.)int pthread_cancel(pthread_t thread);

功能描述：取消线程id为thread的线程的运行 该函数和pthread_exit对比，优势在于：pthread_cancel只要能够获取目标线程的id号，能够在进程的任意部分结束该线程的运行。而pthread_exit只能在线程内部，结束自身的运行 注意：pthread_cancel调用之后，只是向目标线程发送取消运行的信号 至于，接收到取消运行信号的线程，默认操作下，是不会立刻取消运行的，而是运行到下一个退出点之后，才会取消运行。至于这个默认的退出点在哪，不一定 但是，我们可以手动的去设置退出点，线程运行到手动设置的退出点后，肯定会退出运行 怎么手动设置退出点：

2.)void pthread_testcancel(void);

功能描述：手动设置线程的退出点 当然，我们也可以将线程设置成调用cancel之后立刻退出

3.)int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

功能描述：用来设置线程取消状态，是能够使用cancel函数取消运行，还是不能使用cancel函数取消运行 参数 state，有2个选择 PTHREAD_CANCEL_ENABLE 默认操作：运行使用cancel取消线程的运行 PTHREAD_CANCEL_DISABLE 不允许使用cancel取消线程的运行

4.)int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

功能描述：设置线程cancel的退出类型，是立刻退出还是运行到下一个退出点后才退出 参数type：类型，有2个选择 PTHREAD_CANCEL_DEFERRED： 默认设置，线程取消后，运行到下一个退出点才取消 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS： 现在在被cancel之后，立刻取消运行，但是系统不保证一定会立刻取消 参数oldtype：用来接受原先线程取消类型，传0表示不接受

如何在线程内部获取线程自身的id号 调用函数 pthread_self 即可，通过返回就能获取

八.练习（个人练习）

在一个进程中，创建一个子线程。 主线程负责：向文件中写入数据 子线程负责：从文件中读取数据 要求使用线程的同步逻辑，保证一定在主线程向文件中写入数据成功之后，子线程才开始运行，去读取文件中的数据

#include <myhead.h>
#include <strings.h>
// 在一个进程中，创建一个子线程。
//  主线程负责：向文件中写入数据
//  子线程负责：从文件中读取数据
//  要求使用线程的同步逻辑，
//  保证一定在主线程向文件中写入数据成功之后，
//  子线程才开始运行，去读取文件中的数据
//
int s = 0; // 临界资源·
void waitres(int *t)
{
    while (*t <= 0)
        ; // 如果s小于0则锁
    *t = *t - 1;
}
void signres(int *t)
{
    *t = *t + 1; // 加上资源
}
void *readfile(void *arg)
{
    waitres(&s); // 检查自己能不能读
    int file = open("06text.txt", O_RDONLY);
    if (file == -1)
    {
        perror("openerr");
        return 0;
    }
    char buf[100] = {0};
    int retval = 0;
    while ((retval = read(file, buf, 100)) != 0 && retval != -1)
    {
        printf("%s\n", buf);
        bzero(buf, retval);
    }
    close(file);
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
    pthread_t id;
    if (pthread_create(&id, 0, readfile, 0) != 0)
    {
        perror("pthread_create");
        return 1;
    }
    int file = open("06text.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
    char buf[6] = {"hello"};

    if (write(file, buf, 5) > 0)
    {
        signres(&s); // 允许子进程读
    }

    close(file);
    return 0;
}