9.2 Linux线程编程

9.2.1 线程基本编程

这里要讲的线程相关操作都是用户空间中的线程的操作。在Linux中，一般pthread线程库是一套通用的线程库，是由POSIX提出的，因此具有很好的可移植性。

(1)函数说明。

创建线程实际上就是确定调用该线程函数的入口点，这里通常使用的函数是pthread_create()。在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数，在该函数运行完之后，该线程也就退出了，这也是线程退出一种方法。另一种退出线程的方法是使用函数pthread_exit()，这是线程的主动行为。这里要注意的是，在使用线程函数时，不能随意使用exit()退出函数进行出错处理，由于exit()的作用是使调用进程终止，往往一个进程包含多个线程，因此，在使用exit()之后，该进程中的所有线程都终止了。因此，在线程中就可以使用pthread_exit()来代替进程中的exit()。

由于一个进程中的多个线程是共享数据段的，因此通常在线程退出之后，退出线程所占用的资源并不会随着线程的终止而得到释放。正如进程之间可以用wait()系统调用来同步终止并释放资源一样，线程之间也有类似机制，那就是pthread_join()函数。pthread_join()可以用于将当前线程挂起来等待线程的结束。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源就被收回。

前面已提到线程调用pthread_exit()函数主动终止自身线程。但是在很多线程应用中，经常会遇到在别的线程中要终止另一个线程的执行的问题。此时调用pthread_cancel()函数实现这种功能，但在被取消的线程的内部需要调用pthread_setcancel()函数和pthread_setcanceltype()函数设置自己的取消状态，例如被取消的线程接收到另一个线程的取消请求之后，是接受还是忽略这个请求;如果接受，是立刻进行终止操作还是等待某个函数的调用等。

(2)函数格式。

表9.1列出了pthread_create()函数的语法要点。

表9.2列出了pthread_exit()函数的语法要点。

表9.3列出了pthread_join()函数的语法要点。

表9.4列出了pthread_cancel()函数的语法要点。

(3)函数使用。

以下实例中创建了3个线程，为了更好地描述线程之间的并行执行，让3个线程重用同一个执行函数。每个线程都有5次循环(可以看成5个小任务)，每次循环之间会随机等待1～10s的时间，意义在于模拟每个任务的到达时间是随机的，并没有任何特定规律。

/* thread.c */

#include

#include

#include

#define THREAD_NUMBER 3 /*线程数*/

#define REPEAT_NUMBER 5 /*每个线程中的小任务数*/

#define DELAY_TIME_LEVELS 10.0 /*小任务之间的最大时间间隔*/

void *thrd_func(void *arg)

{ /* 线程函数例程 */

int thrd_num = (int)arg;

int delay_time = 0;

int count = 0;

printf("Thread %d is starting\n", thrd_num);

for (count = 0; count < REPEAT_NUMBER; count++)

{

delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + 1;

sleep(delay_time);

printf("\tThread %d: job %d delay = %d\n",

thrd_num, count, delay_time);

}

printf("Thread %d finished\n", thrd_num);

pthread_exit(NULL);

}

int main(void)

{

pthread_t thread[THREAD_NUMBER];

int no = 0, res;

void * thrd_ret;

srand(time(NULL));

for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)

{

/* 创建多线程*/

res = pthread_create(&thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no);

if (res != 0)

{

printf("Create thread %d failed\n", no);

exit(res);

}

}

printf("Create treads success\n Waiting for threads to finish...\n");

for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)

{

/* 等待线程结束 */

res = pthread_join(thread[no], &thrd_ret);

if (!res)

{

printf("Thread %d joined\n", no);

}

else

{

printf("Thread %d join failed\n", no);

}

}

return 0;

}

以下是程序运行结果。可以看出每个线程的运行和结束是独立与并行的。

$ ./thread

Create treads success

Waiting for threads to finish...

Thread 0 is starting

Thread 1 is starting

Thread 2 is starting

Thread 1: job 0 delay = 6

Thread 2: job 0 delay = 6

Thread 0: job 0 delay = 9

Thread 1: job 1 delay = 6

Thread 2: job 1 delay = 8

Thread 0: job 1 delay = 8

Thread 2: job 2 delay = 3

Thread 0: job 2 delay = 3

Thread 2: job 3 delay = 3

Thread 2: job 4 delay = 1

Thread 2 finished

Thread 1: job 2 delay = 10

Thread 1: job 3 delay = 4

Thread 1: job 4 delay = 1

Thread 1 finished

Thread 0: job 3 delay = 9

Thread 0: job 4 delay = 2

Thread 0 finished

Thread 0 joined

Thread 1 joined

Thread 2 joined

关键词： Linux 多线程 互斥