linux C 多线程编程
文章目录
- 多线程的一些小知识:
- 1创建线程 pthread_create
- 2线程挂起 pthread_join
- 3线程终止 pthread_exit
- 4线程分离 pthread_detach
- 5线程取消 pthread_cancel
- 线程同步 pthread_mutex_t互斥变量
我们在写linux的服务的时候,经常会用到linux的多线程技术以提高程序性能
多线程的一些小知识:
一个应用程序可以启动若干个线程。
线程(Lightweight Process,LWP),是程序执行的最小单元。
一般一个最简单的程序最少会有一个线程,就是程序本身,也就是主函数(单线程的进程可以简单的认为只有一个线程的进程)
一个线程阻塞并不会影响到另外一个线程。
多线程的进程可以尽可能的利用系统CPU资源。
1创建线程 pthread_create
先上一段在一个进程中创建一个线程的简单的代码,然后慢慢深入。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>void * func(void * arg)
{printf("func run...\n");return NULL;
}
int main()
{pthread_t t1;int err = pthread_create(&t1,NULL,func,NULL);if(err!=0){printf("thread_create Failed:%s\n",strerror(errno));}else{printf("thread_create success\n");}sleep(1);return EXIT_SUCCESS;}
int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr, void *(start_routine)(void), void *arg);
在main函数里面我们调用上面的函数进行创建一个线程。
函数参数:
第一个参数:pthread_t代表创建线程的唯一标识,是一个结构体,需要我们创建好后,将这个结构体的指针传递过去。
第二个参数:pthread_attr_t,代表创建这个线程的一些配置,比如分配栈的大小等等。。一般我们可以填NULL,代表默认的创建线程的配置
第三个参数:代表一个函数的地址,创建线程时,会调用这个函数,函数的返回值是void*,函数的参数也是void*,一般格式就像void * func(void * arg){}
第四个参数:代表调用第三个函数传递的参数
函数返回值:
函数成功返回0,如果不等于0则代表函数调用失败,此时通过strerror(errno)可以打印出具体的错误。
注意:每个线程都拥有一份errno副本,不同的线程拥有不同的errno
最后通过gcc编译
gcc 1createthread.c -c -o 1createthread.o
gcc 1createthread.o -o thr1 -lpthread
编译的时候需要加上-lpthread 用来链接libpthread.so动态库,不然会提示找不到function
函数调用返回结果
问题:为什么调用sleep函数
答:可能新创建的线程还没运行到打印的方法主线程就结束了,而主线程结束,所有线程都会结束了。
2线程挂起 pthread_join
有时候我们在一个线程中创建了另外一个线程,主线程要等到创建的线程返回了,获取该线程的返回值后主线程才退出。这个时候就需要用到线程挂起。
int pthread_join(pthread_t th, void **thr_return);。
pthread_join函数用于挂起当前线程,直至th指定的线程终止为止。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>void * func(void * arg)
{int i=0;for(;i<5;i++){printf("func run%d\n",i);sleep(1);}int * p = (int *)malloc(sizeof(int));*p=11;return p;}
int main()
{pthread_t t1,t2;int err = pthread_create(&t1,NULL,func,NULL);if(err!=0){printf("thread_create Failed:%s\n",strerror(errno));}else{printf("thread_create success\n");}void *p=NULL;pthread_join(t1,&p);printf("线程退出:code=%d\n",*(int*)p);return EXIT_SUCCESS;}
函数执行结果
我们主函数一直在等待创建的线程执行完,并且得到了线程执行结束的返回值
3线程终止 pthread_exit
进程终止时exit()函数,那么线程终止是什么呢?
线程终止的三种情况:
- 线程只是从启动函数中返回,返回值是线程的退出码。
- 线程可以被同一进程中的其他线程取消。
- 线程调用pthread_exit。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>void * func(void * arg)
{int i=0;while(1){if(i==10){int * p = (int *)malloc(sizeof(int));*p=11;pthread_exit(p);}printf("fun run %d\n",i++);sleep(1);}return NULL;}
int main()
{pthread_t t1,t2;int err = pthread_create(&t1,NULL,func,NULL);if(err!=0){printf("thread_create Failed:%s\n",strerror(errno));}else{printf("thread_create success\n");}void *p=NULL;pthread_join(t1,&p);printf("线程退出:code=%d",*(int*)p);return EXIT_SUCCESS;}
void pthread_exit(void *arg);
pthread_exit函数的参数就跟正常线程结束return的使用时一样的,都会被等待它结束的主线程获取到。
函数运行结果:
4线程分离 pthread_detach
int pthread_detach(pthread_t th);
pthread_detach函数使线程处于被分离状态。
如果不等待一个线程,同时对线程的返回值不感兴趣,可以设置这个线程为被分离状态,让系统在线程退出的时候自动回收它所占用的资源。
一个线程不能自己调用pthread_detach改变自己为被分离状态,只能由其他线程调用pthread_detach。
5线程取消 pthread_cancel
int pthread_cancel(pthread_t th);
pthread_cancel函数允许一个线程取消th指定的另一个线程。
函数成功,返回0,否则返回非0。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>void * func1(void * arg)
{while(1){printf("fun run...\n");sleep(1);}return NULL;
}
int main()
{pthread_t t1;if(pthread_create(&t1,NULL,func1,NULL)!=0){printf("thread_create Failed:%s\n",strerror(errno));return -1;}sleep(5);pthread_cancel(t1);pthread_join(t1,NULL);return EXIT_SUCCESS;}
函数执行结果:
上面我们说过创建一个线程函数pthread_create的第二个参数,用来决定创建线程的一些初始化状态,这里我们 举个例子,改线程一创建就是分离状态的线程(
上面介绍了pthread_detach函数的概念,可以通过pthread_attr_t在创建线程的时候就指定线程属性为detach,而不用创建以后再去修改线程属性。
)
先上一段代码:
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>void * func(void * arg)
{int i=0;for(;i<5;i++){printf("func run%d\n",i);sleep(1);}int * p = (int *)malloc(sizeof(int));*p=11;return p;}
int main()
{pthread_t t1;pthread_attr_t attr;//申明一个attr的结构体pthread_attr_init(&attr);//初始化结构体pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);//设置线程为分离线程int err = pthread_create(&t1,&attr,func,NULL);if(err!=0){printf("thread_create Failed:%s\n",strerror(errno));}else{printf("thread_create success\n");}pthread_attr_destroy(&attr);pthread_join(t1,NULL);printf("主线程退出\n");return EXIT_SUCCESS;}
pthread_attr_t就是我们要传入的参数的结构体,一般申明的步骤有
申明一个pthread_attr_t对象
函数pthread_attr_init初始化attr结构。
设置线程的一些属性,比如pthread_attr_setdetachstate函数就是设置该线程创建的时候为正常状态还是分离状态。
函数pthread_attr_destroy释放attr内存空间
pthread_attr_setdetachstate把线程属性设置为下面两个合法值之一:
上面函数运行结果:
因为线程是个分离状态的,所以pthread_join挂起会失效,主线程很快运行结束,程序也就结束了,创建的线程还没来得及运行
线程同步 pthread_mutex_t互斥变量
有时候我们多个线程处理订单扣减库存会遇到这样的问题,两个线程同时进入一段代码先查询库存,两个都查出来为还剩一件库存,第一个线程用掉这个库存后,将库存变为0,但是第二个线程刚才也查出来为1了,所以他还认为有库存,
这个时候操作就会引发我们想不到的意外,库存变为负数了!!所以这个时候就需要使用线程的同步!!
先上一段代码看看效果:
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>void * func(void * arg)
{int threadno =*(int*)arg;int i=0;for(;i<10;i++){printf("%d thread%d \n",threadno,i);sleep(1);}return NULL;}
int main()
{pthread_t t1,t2;int i1=1,i2=2;pthread_create(&t1,NULL,func,&i1);pthread_create(&t2,NULL,func,&i2);pthread_join(t1,NULL);pthread_join(t2,NULL);printf("主线程退出\n");return EXIT_SUCCESS;}
函数运行结果:
可以看到两个线程是没有规律的争相处理的,如果这段代码是扣减库存就完蛋啦!,所以我们要对这段代码进行加锁,同一时刻只能有一个线程进入操作!
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void * func(void * arg)
{pthread_mutex_lock(&mutex);//对mutex加锁,其他线程进入后将会挂起,知道这个锁被解锁int threadno =*(int*)arg;int i=0;for(;i<10;i++){printf("%d thread%d \n",threadno,i);sleep(1);}pthread_mutex_unlock(&mutex);return NULL;}
int main()
{pthread_t t1,t2;int i1=1,i2=2;pthread_create(&t1,NULL,func,&i1);pthread_create(&t2,NULL,func,&i2);pthread_join(t1,NULL);pthread_join(t2,NULL);printf("主线程退出\n");return EXIT_SUCCESS;}
函数运行结果:
可以看到第二个线程先进入后一直运行结束,对mutex解锁后,第一个线程才能进方法里面运行!否则会挂起,一直等到锁被解锁!
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER是初始化一个快速锁的宏定义。
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
加锁解锁函数:
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
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