Linux下多线程编程详解

一、线程基本概念

1、线程就是进程中的执行路线，即进程内部的控制序列，或者说是进程的子任务（进程就是正在运行的程序，它一个资源单位）。
2、线程就是轻量级的，没有自己独立的内存资源，使用的是进程的代码段、数据段、bss段、堆（注意没有栈）、环境变量表、命令行参数、文件描述符、信号处理函数、工作目录、用户ID、组ID等资源。
3、线程拥有自己独立的栈，也就是有自己独立的局部变量。
4、一个进程中可以同时拥有多个线程，即同时被系统调度的多条执行路线，但至少有一个主进程。

二、线程基本特点

1、线程是进程的实体，可作为系统独立的调试和分派基本单位。
2、线程有不同的状态，系统提供了多种线程控制的原语（控制方法），比如：创建线程、销毁线程。
3、线程不拥有自己的资源（唯一拥有的就是自己的栈空间），只拥有从属于进程的全部资源，所有资源分配都是面向进程的。
4、一个进程中可以有多个线程同时执行，它们可以执行相同的代码，也可以执行不同的代码。
5、同一进程内的线程都在同一个地址空间下活动（0～4G），相对于多进程多线程的系统开销小，任务切换快。
6、多进程协同工作时需要通信，而多线程间的数据交换不需要依赖类似IPC的特殊通信机制，简单而高效。
7、每个线程拥有自己独立的线程ID、寄存器信息、函数栈等。
8、线程之间也存在优先级。

三、POSIX线程

1、早期的UNIX操作系统中是没有线程的，而是各计算机厂商提供了自己私有的线程库，不易移植。
2、在1995年左右，定义了统一的线程编程接口，POSIX线程，即pthread。
3、pthread包含一个头文件pthread.h，一个共享库libpthread.so。
4、功能：
线程管理：创建／销毁、分离／联合、设置/获取属性
线程同步(互斥)：互斥量（锁），条件变量，信号量

四、线程函数

1、创建线程

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

 功能：创建线程
 thread：获取线程ID
 attr：创建线程时所需要的属性设置，如果为NULL按照默认方式创建线程。
 start_routine：线程的入口函数
 arg：给线程入口函数传递的参数

2、等待线程结束

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

功能：等待线程结束获取线程入口函数的返回值，线程结束时该函数才返回。
thread：线程ID
retval：指针变量的地址，用于获取线程入口函数的返回值。
注意：线程入口函数在返回数据时，不能返回指向私有栈空间的指针，如果获取到的是指向堆的指针，等待者要负责把该空间释放。

3、获取线程ID

pthread_t pthread_self(void)

功能：返回当前线程的ID

4、比较两个线程ID

int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

功能：如果两个线程ID是同一个线程，则返回0，否则返回-1。
注意：pthread_t不一定是 unsigned long 类型，有些系统中它是结构体类型，所有无法使用==比较。

5、线程终止

void pthread_exit(void *retval);

功能：调用者线程结束（从入口函数return）
retval：会返回给pthread_join函数的第二个参数。
注意：如果是进程的最后一个线程，当调用pthread_exit时进程也就结束了。

6、线程分离
非分离：线程可以被创建者调用pthread_join等待（回收资源）。
分享状态：线程不需要创建者等待，结束后自动释放资源。

int pthread_detach(pthread_t thread);

功能：使用调用线程与线程ID为thread线程成为分离状态

7、线程取消

int pthread_cancel(pthread_t thread);

功能：向指定的线程发送取消操作
注意：但对方不一定响应

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate)

功能：设置调用者线程是否响应取消操作
state：
 	PTHREAD_CANCEL_ENABLE 允许响应
 	PTHREAD_CANCEL_DISABLE 禁止响应
oldstate：获取旧的取消状态