linux 线程基础
线程基础函数
查看进程中有多少个线程,查看线程的lwp
ps -lf 进程id(pid)
执行结果:lwp列
y:~$ ps -lf 1887 uid pid ppid lwp c nlwp stime tty stat time cmd ys 1887 1341 1887 0 3 14:57 tty2 sl 0:00 /usr/lib/ibus/ibus ys 1887 1341 1889 0 3 14:57 tty2 sl 0:00 /usr/lib/ibus/ibus ys 1887 1341 1890 0 3 14:57 tty2 sl 0:00 /usr/lib/ibus/ibus
线程共享的资源:
注意:信号和线程最好不要一起使用。又用信号又用多线程的架构不太合理。
- 文件描述符表
- 信号的处理方式
- 当前工作目录
- 用户id和组id
- 内存地址空间(.text/.data/.bss/heap/共享库,栈区(stack)不共享)
非线程共享的资源:
线程id
处理器现场和栈指针(内核栈)
独立的栈空间(用户空间栈)
-
errno变量
所以不能用函数perrno打印错误信息了。
-
使用strerror函数打印错误信息
#include <string.h> char *strerror(int errnum);
- errnum:errno
阻塞信号集合
调度优先级
现场优,缺点
- 优点:1,提高程序并发性。2,开销小。3,数据通信,共享方便
- 缺点:1,因为使用的时库函数,所以不太稳定。2,调试,编写困难。3,对信号支持不好。
进程和线程都是通过系统函数clone创建的。
每个线程有自己独立的pcb
pcb:进程控制块结构体:/usr/src/linux-headers-4.15.0-29/include/linux/sched.h
进程id:系统中每个进程有唯一的id,在c语言中用pid_t类型表示,是个非负整数。
进程状态:就绪,运行,挂起,停止等状态
描述虚拟地址空间的信息
描述控制终端的信息
进程执行时的当前工作目录(current working directory)
umask掩码
文件描述符表,包含很多指向file结构体的指针
和信号相关的信息
用户id和组id
会话(session)和进程组
-
进程可以使用的资源上限(resource limit)
用【ulimit -a】查看:
ys@ys:~$ ulimit -a core file size (blocks, -c) 0 data seg size (kbytes, -d) unlimited scheduling priority (-e) 0 file size (blocks, -f) unlimited pending signals (-i) 7743 max locked memory (kbytes, -l) 16384 max memory size (kbytes, -m) unlimited open files (-n) 1024 pipe size (512 bytes, -p) 8 posix message queues (bytes, -q) 819200 real-time priority (-r) 0 stack size (kbytes, -s) 8192 cpu time (seconds, -t) unlimited max user processes (-u) 7743 virtual memory (kbytes, -v) unlimited file locks (-x) unlimited
pthread_create函数:创建一个线程,并开始执行这个线程
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
- thread:线程的id
- attr:线程的属性,一般不使用
- start_routine:函数指针
- arg:start_routine函数的参数
- 返回值:成功返回0;失败返回errno
编译的时候要加【-lpthread】
pthread_self函数:得到线程的id
#include <pthread.h> pthread_t pthread_self(void);
例子:得到主线程的id和子线程的id。注意要sleep1秒,不睡的话,主线程就先结束了,所以子线程里的打印打不出来。
#include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> void * thr(void* args){ printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); } int main(){ pthread_t tid; pthread_create(&tid, null, thr, null); printf("in main thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); sleep(1); return 0; }
pthread_exit函数:终止线程
#include <pthread.h> void pthread_exit(void *retval);
- retval:线程的返回值
改进上面的例子,用pthread_exit代替sleep
#include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> void * thr(void* args){ printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); //exit(1);//不要在子线程里调用此函数,调用的结果是把整个进程终止了。 //return null;//可以使用 //pthread_exit(null);//可以使用 } int main(){ pthread_t tid; pthread_create(&tid, null, thr, null); printf("in main thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); //sleep(1); pthread_exit(null); return 0; }
终止线程时的注意事项
- 要使用pthread_exit函数,不能使用exit函数
- 也可以使用return,但是在主线程里使用return的话,就把进程终止了。
- exit是推出进程,所以不要在线程函数里调用exit函数
pthread_join函数:阻塞等待回收线程资源,其实也是等待线程结束,所以是阻塞的函数,线程不执行完,pthread_join就一直处于阻塞状态,类似wait函数(回收子进程的函数,也是阻塞的)。并且它的第二个参数是可以接收线程的返回值的。
线程不回收也会变成僵尸线程,线程里也有pcb资源,也要回收。
#include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
- thread:函数pthread_create调用后,传出的第一个参数的值,也就是线程的id
- retval:二级指针,线程推出时,返回的信息。
- 返回值:成功返回0;失败返回errno
例子:实验pthread_join是否是阻塞。
#include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> void * thr(void* args){ printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); sleep(1); return (void*)200; } int main(){ pthread_t tid; pthread_create(&tid, null, thr, null); printf("in main thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); void *ret; pthread_join(tid, &ret); printf("return value:%d\n", (int)ret); return 0; }
结果分析,发现在子线程睡的1秒内,pthread_join是阻塞的,线程的返回值200,也可以打印出来,但是编译有警告。
用pthread_exit函数也可以设置线程的返回值和return的效果一模一样。
pthread_exit((void*)11); return (void*)11;
pthread_cancel函数:终止线程,并把线程的返回值设置为-1(是个宏)
#include <pthread.h> int pthread_cancel(pthread_t thread);
- thread:线程id
- 返回值:成功返回0;失败返回errno
例子:验证被函数pthread_cancel终止的进程的返回值。
#include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> void * thr(void* args){ while(1){ printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); sleep(1); } pthread_exit((void*)101); //return (void*)200; } int main(){ pthread_t tid; pthread_create(&tid, null, thr, null); sleep(5); pthread_cancel(tid); void *ret; pthread_join(tid, &ret); printf("return value:%d\n", (int)ret); return 0; }
注意:pthread_cancel能够执行成功的前提是要终止的线程里必须有cancellation points。也就是说线程里不能光是一个空的死循环,循环里至少要有一行代码,否则pthread_cancel不能执行成功。
pthread_detach函数:从父线程中分离出线程,也就是说这个子线程不受父线程的控制了,父线程不再需要回收这个子线程的资源了,也就是不可以调用pthread_join函数去回收它所占的资源了。
#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t thread);
- thread:线程id
- 返回值:成功返回0;失败返回errno
例子:验证分离后,不可以调用pthread_join函数。
#include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <string.h> void * thr(void* args){ while(1){ printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self()); sleep(1); } pthread_exit((void*)101); //return (void*)200; } int main(){ pthread_t tid; pthread_create(&tid, null, thr, null); sleep(5); pthread_detach(tid); int ret = pthread_join(tid, null); if(ret != 0){ printf("return value:%d, %s\n", ret, strerror(ret)); } return 0; }
结果分析:打印出下面的,errno是22.
return value:22, invalid argument
查看线程库函数的版本:nptl 2.27(nptl:native posix thread library)
getconf gnu_libpthread_version nptl 2.27
线程创建多少个性能好?
cpu核数*2 + 2
pthread_equal函数:判断2个线程id是否相同
#include <pthread.h> int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
虽然线程id的类型是pthread_t,也就是无符号长整形,但是也不推荐用==去判断,因为linux后续的版本有可能把pthread_t类型变为构造。
注意:在同一个进程内,线程id是唯一的。但是在不同的进程里,可以参数相同的线程id。这点和进程的id不同,进程id肯定是唯一的。
创建线程时,pthread_create函数的第二参数,可以设置线程的属性。
设置线程属性的步骤:
1,调用pthread_attr_init函数
#include <pthread.h> int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
2,设置属性。设置属性的函数如下:
pthread_attr_getaffinity_np pthread_attr_setaffinity_np pthread_attr_getdetachstate pthread_attr_setdetachstate pthread_attr_getguardsize pthread_attr_setguardsize pthread_attr_getinheritsched pthread_attr_setinheritsched pthread_attr_getschedparam pthread_attr_setschedparam pthread_attr_getschedpolicy pthread_attr_setschedpolicy pthread_attr_getscope pthread_attr_setscope pthread_attr_getstack pthread_attr_setstack pthread_attr_getstackaddr pthread_attr_setstackaddr pthread_attr_getstacksize pthread_attr_setstacksize
3,调用pthread_attr_destroy函数
#include <pthread.h> int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
举例:先指定线程的属性是detatch,然后再创建线程。创建线程后就不用再调用pthread_detach函数了。这么做的好处是,如果线程的执行时间特别短,还没调用pthread_detach函数,线程就结束了的情况,程序也可以正常回收线程的资源。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> void * thr(void* arg){ printf("thread\n"); } int main(){ pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr); pthread_attr_setdetachstate(&attr, pthread_create_detached); pthread_t tid; pthread_create(&tid, &attr, thr, null); int ret = pthread_join(tid, null); if(ret > 0){ printf("ret:%d, %s\n", ret, strerror(ret)); } pthread_attr_destroy(&attr); }
线程传递参数的例子
用malloc开辟内存空间,记得释放。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> void * thr(void* arg){ int* pi = arg; printf("%d thread\n", *pi); *pi = 100 + *pi; return pi; } int main(){ pthread_t tid[5]; int* pi[5]; for(int j = 0; j < 5; ++j){ pi[j] = (int*)malloc(sizeof(int)); } int i = 0; for(; i < 5; ++i){ *pi[i] = i; pthread_create(&tid[i], null, thr, pi[i]); } void* ret; for(i = 0; i < 5; ++i){ pthread_join(tid[i], &ret); printf("ret:%d\n", *(int*)ret); } for(int i = 0; i < 5; ++i){ free(pi[i]); } }