Linux线程操作以及相关知识
1 线程
◼ 与进程（process）类似，线程（thread）是允许应用程序并发执行多个任务的一种机 制。一个进程可以包含多个线程。同一个程序中的所有线程均会独立执行相同程序，且共 享同一份全局内存区域，其中包括初始化数据段、未初始化数据段，以及堆内存段。（传 统意义上的 UNIX 进程只是多线程程序的一个特例，该进程只包含一个线程）
◼ 进程是 CPU 分配资源的最小单位，线程是操作系统调度执行的最小单位。
◼ 线程是轻量级的进程（LWP：Light Weight Process），在 Linux 环境下线程的本 质仍是进程。
◼ 查看指定进程的 LWP 号：ps –Lf pid
◼ 进程间的信息难以共享。由于除去只读代码段外，父子进程并未共享内存，因此必须采用 一些进程间通信方式，在进程间进行信息交换。
◼ 调用 fork() 来创建进程的代价相对较高，即便利用写时复制技术，仍然需要复制诸如 内存页表和文件描述符表之类的多种进程属性，这意味着 fork() 调用在时间上的开销 依然不菲。
◼ 线程之间能够方便、快速地共享信息。只需将数据复制到共享（全局或堆）变量中即可。
◼ 创建线程比创建进程通常要快 10 倍甚至更多。线程间是共享虚拟地址空间的，无需采 用写时复制来复制内存，也无需复制页表。
1.1 ◼ 共享资源
进程 ID 和父进程 ID
进程组 ID 和会话 ID
用户 ID 和 用户组 ID
文件描述符表
信号处置
文件系统的相关信息：文件权限掩码 （umask）、当前工作目录
虚拟地址空间（除栈、.text）
1.2◼ 非共享资源
线程 ID
信号掩码
线程特有数据
error 变量
实时调度策略和优先级
栈，本地变量和函数的调用链接信息
◼ 当 Linux 最初开发时，在内核中并不能真正支持线程。但是它的确可以通过 clone() 系统调用将进程作为可调度的实体。这个调用创建了调用进程（calling process）的 一个拷贝，这个拷贝与调用进程共享相同的地址空间。LinuxThreads 项目使用这个调用 来完成在用户空间模拟对线程的支持。不幸的是，这种方法有一些缺点，尤其是在信号处 理、调度和进程间同步等方面都存在问题。另外，这个线程模型也不符合 POSIX 的要求。
◼ 要改进 LinuxThreads，需要内核的支持，并且重写线程库。有两个相互竞争的项目开始 来满足这些要求。一个包括 IBM 的开发人员的团队开展了 NGPT（Next-Generation POSIX Threads）项目。同时，Red Hat 的一些开发人员开展了 NPTL 项目。NGPT 在 2003 年中期被放弃了，把这个领域完全留给了 NPTL。
◼ NPTL，或称为 Native POSIX Thread Library，是 Linux 线程的一个新实现，它 克服了 LinuxThreads 的缺点，同时也符合 POSIX 的需求。与 LinuxThreads 相 比，它在性能和稳定性方面都提供了重大的改进。
◼ 查看当前 pthread 库版本：getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
1.3 线程操作函数
◼ int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
◼ pthread_t pthread_self(void);
◼ int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
◼ void pthread_exit(void *retval);
◼ int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
◼ int pthread_detach(pthread_t thread);
◼ int pthread_cancel(pthread_t thread);
线程正常终止pthread_exit,pthread_join，pthread_kill，pthread_cancel，sigwait，sigaddset - 邶风 - 博客园 (cnblogs.com)
1.4 线程的创建
1.4.1 int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
/*
一般情况下，main函数所在线程，我们称之为主线程（main线程），其余创建的线程，称为子线程
程序中默认只有一个进程，fork()函数调用，2进行
程序中默认只有一个线程，pthread_creat(),2个线程
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
- 功能：创建一个线程
- 参数：
- ：thread ：传出参数，线程创建成功后，线程创建成功后，子线程的id写到该变量中
- ：*attr : 设置线程的属性，一般使用默认值，NULL
- : start_routine : 函数指针，这个函数是子线程需要处理的逻辑代码
- ：给第三个参数使用，传参
返回值：
- ：成功：0
- ：失败：返回错误号，这个错误号和之前error不太一样
- ： 获取错误号的信息 ： char * strerror(int errnum);
*/
# include <stdio.h> # include <pthread.h> # include <unistd.h> # include <string.h>//回调函数代码都是子线程的 void *callback(void * arg) {printf("child thread....\n");printf("arg value : %d\n", *(int *)arg);return NULL; } //main函数里面的代码都是主线程 int main() {pthread_t pid;int num = 10;int ret = pthread_create(&pid, NULL, callback, &num);if(ret != 0) {char *str = strerror(ret);printf("%s\n", str);}for(int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d\n", i);sleep(1);}return 0; //exit(0); 退出虚拟空间，所有内容都释放了 }1.4.2 void pthread_exit(void *retval);
/*
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
功能：终止一个线程，在哪个线程中调用，就表示终止哪个线程
参数：
retval:需要传递一个指针，作为一个返回值，可以在pthread_join()中获取到。pthread_t pthread_self(void);
功能：获取当前的线程的线程IDint pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
功能：比较两个线程ID是否相等
不同的操作系统，pthread_t类型的实现不一样，有的是无符号的长整型，有的
是使用结构体去实现的。
*/#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h>void * callback(void * arg) {printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());return NULL; // pthread_exit(NULL); } int main() {// 创建一个子线程pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error : %s\n", errstr);}// 主线程for(int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d\n", i);}printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());// 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。pthread_exit(NULL);printf("main thread exit\n");return 0; // exit(0); }1.4.3 int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
/*
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
- 功能：和一个已经终止的线程进行连接
回收子线程的资源
这个函数是阻塞函数，调用一次只能回收一个子线程
一般在主线程中使用
- 参数：
- thread：需要回收的子线程的ID
- retval: 接收子线程退出时的返回值为什么需要传二级指针，因为子函数传出的基为空的指针，那么我们要获取，就需要保存着指针的地址，才能对其进行改变。
这么理解：
int a = 10;
int change(int *b) {
*b = 5; 才能对a进行改变，传进来的是a的地址
}
如果是下面的情况，此时如果要对a的值进行改变，就需要传保存a的指针变量地址的地址，
int *a = 10;
int change(int *b) {
*b = 5; 才能对a进行改变，传进来的是a的地址
}
- 返回值：
0 : 成功
非0 : 失败，返回的错误号
*/#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>int value = 10;void * callback(void * arg) {printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());// sleep(3);// return NULL; // int value = 10; // 局部变量pthread_exit((void *)&value); // return (void *)&value; } int main() {// 创建一个子线程pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error : %s\n", errstr);}// 主线程for(int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d\n", i);}printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());// 主线程调用pthread_join()回收子线程的资源int * thread_retval;ret = pthread_join(tid, (void **)&thread_retval);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error : %s\n", errstr);}printf("exit data : %d\n", *thread_retval);printf("回收子线程资源成功！\n");// 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。pthread_exit(NULL);return 0; }1.4.4 int pthread_detach(pthread_t thread);
/*
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);
- 功能：分离一个线程。被分离的线程在终止的时候，会自动释放资源返回给系统。
1.不能多次分离，会产生不可预料的行为。
2.不能去连接一个已经分离的线程，会报错。
- 参数：需要分离的线程的ID
- 返回值：
成功：0
失败：返回错误号
*/#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>void * callback(void * arg) {printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self());return NULL; }int main() {// 创建一个子线程pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error1 : %s\n", errstr);}// 输出主线程和子线程的idprintf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid, pthread_self());// 设置子线程分离,子线程分离后，子线程结束时对应的资源就不需要主线程释放ret = pthread_detach(tid);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error2 : %s\n", errstr);}// 设置分离后，对分离的子线程进行连接 pthread_join()// ret = pthread_join(tid, NULL);// if(ret != 0) {// char * errstr = strerror(ret);// printf("error3 : %s\n", errstr);// }pthread_exit(NULL);return 0; }#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <unistd.h>int value = 10;void * callback(void * arg) {printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());// sleep(3);// return NULL; // int value = 10; // 局部变量pthread_exit((void *)&value); // return (void *)&value; } int main() {// 创建一个子线程pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error : %s\n", errstr);}// 主线程for(int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d\n", i);}printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());// 主线程调用pthread_join()回收子线程的资源int * thread_retval;ret = pthread_join(tid, (void **)&thread_retval);if(ret != 0) {char * errstr = strerror(ret);printf("error : %s\n", errstr);}printf("exit data : %d\n", *thread_retval);printf("回收子线程资源成功！\n");// 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。pthread_exit(NULL);return 0; }1.4.45 nt pthread_cancel(pthread_t thread);
/*
#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);
- 功能：取消线程（让线程终止）
取消某个线程，可以终止某个线程的运行，
但是并不是立马终止，而是当子线程执行到一个取消点，线程才会终止。
取消点：系统规定好的一些系统调用，我们可以粗略的理解为从用户区到内核区的切换，这个位置称之为取消点。
*/1.5 线程属性
/*
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
- 初始化线程属性变量int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
- 释放线程属性的资源int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
- 获取线程分离的状态属性int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
- 设置线程分离的状态属性
*/
man pthread_attr + 两边TAB# include <stdio.h> # include <string.h> # include <unistd.h> # include <pthread.h>void * callback(void * arg) {printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());return NULL; }int main() {//创建一个线程属性变量pthread_attr_t attr;//初始化属性变量pthread_attr_init(&attr);//设置属性pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);//获取线程栈的大小size_t size;pthread_attr_getstacksize(&attr, &size);printf("thread stack size : %ld \n", size);pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, &attr, callback, NULL);if(ret != 0) {char* str = strerror(ret);printf("%s\n", str);}for(int i = 0 ; i < 5; i++) {printf("i = %d\n", i);}printf("tid : %ld. main tid : %ld\n", tid, pthread_self());//释放掉线程属性资源pthread_attr_destroy(&attr);pthread_exit(NULL);return 0;}1.6线程同步
◼ 线程的主要优势在于，能够通过全局变量来共享信息。不过，这种便捷的共享是有代价 的：必须确保多个线程不会同时修改同一变量，或者某一线程不会读取正在由其他线程 修改的变量。
◼ 临界区是指访问某一共享资源的代码片段，并且这段代码的执行应为原子操作，也就是 同时访问同一共享资源的其他线程不应终端该片段的执行。
◼ 线程同步：即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进 行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作，而其他线程则处 于等待状态。
# include <stdio.h> # include <string.h> # include <unistd.h> # include <pthread.h>void * callback(void * arg) {printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());return NULL; }int main() {//创建一个线程属性变量pthread_attr_t attr;//初始化属性变量pthread_attr_init(&attr);//设置属性pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);//获取线程栈的大小size_t size;pthread_attr_getstacksize(&attr, &size);printf("thread stack size : %ld \n", size);pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, &attr, callback, NULL);if(ret != 0) {char* str = strerror(ret);printf("%s\n", str);}for(int i = 0 ; i < 5; i++) {printf("i = %d\n", i);}printf("tid : %ld. main tid : %ld\n", tid, pthread_self());//释放掉线程属性资源pthread_attr_destroy(&attr);pthread_exit(NULL);return 0;}1.6.1 互斥量
◼ 为避免线程更新共享变量时出现问题，可以使用互斥量（mutex 是 mutual exclusion 的缩写）来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源。可以使用互斥量来保证对任意共 享资源的原子访问。
◼ 互斥量有两种状态：已锁定（locked）和未锁定（unlocked）。任何时候，至多只有一 个线程可以锁定该互斥量。试图对已经锁定的某一互斥量再次加锁，将可能阻塞线程或者报 错失败，具体取决于加锁时使用的方法。
◼ 一旦线程锁定互斥量，随即成为该互斥量的所有者，只有所有者才能给互斥量解锁。一般情 况下，对每一共享资源（可能由多个相关变量组成）会使用不同的互斥量，每一线程在访问 同一资源时将采用如下协议：
⚫ 针对共享资源锁定互斥量
⚫ 访问共享资源
⚫ 对互斥量解锁
如果多个线程试图执行这一块代码（一个临界区），事实上只有一个线程能够持有该互斥 量（其他线程将遭到阻塞），即同时只有一个线程能够进入这段代码区域，如下图所示：
1.6.12互斥量函数
◼ 互斥量的类型 pthread_mutex_t
◼ int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
◼ int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
◼ int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
◼ int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
◼ int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
# include<stdio.h> # include<pthread.h> # include<unistd.h>int tickets = 1000;//创建一个互斥量 pthread_mutex_t mutex;void * callback(void * arg) {//卖票while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);if(tickets > 0) {usleep(6000);printf("%ld 正在卖第 %d 张门票\n", pthread_self(), tickets);tickets--;}else {pthread_mutex_unlock(&mutex);break;}pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL; }int main() {//创建三个子线程pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_t tid1, tid2, tid3;pthread_create(&tid1, NULL, callback, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, callback, NULL);pthread_create(&tid3, NULL, callback, NULL);//回收子线程的资源pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_join(tid3, NULL);//退出主线程pthread_exit(NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0; }1.7 死锁
◼ 有时，一个线程需要同时访问两个或更多不同的共享资源，而每个资源又都由不同的互 斥量管理。当超过一个线程加锁同一组互斥量时，就有可能发生死锁。
◼ 两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺共享资源而造成的一种互相等待的现象， 若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁。
◼ 死锁的几种场景：
忘记释放锁
重复加锁
多线程多锁，抢占锁资源
◼ 当有一个线程已经持有互斥锁时，互斥锁将所有试图进入临界区的线程都阻塞住。但是考 虑一种情形，当前持有互斥锁的线程只是要读访问共享资源，而同时有其它几个线程也想 读取这个共享资源，但是由于互斥锁的排它性，所有其它线程都无法获取锁，也就无法读 访问共享资源了，但是实际上多个线程同时读访问共享资源并不会导致问题。
◼ 在对数据的读写操作中，更多的是读操作，写操作较少，例如对数据库数据的读写应用。 为了满足当前能够允许多个读出，但只允许一个写入的需求，线程提供了读写锁来实现。
◼ 读写锁的特点： 如果有其它线程读数据，则允许其它线程执行读操作，但不允许写操作。 如果有其它线程写数据，则其它线程都不允许读、写操作。 写是独占的，写的优先级高。
deadloc1.c
# include <stdio.h> # include <pthread.h>pthread_mutex_t mutex1, mutex2;void * workA(void * arg) {pthread_mutex_lock(&mutex1);pthread_mutex_lock(&mutex2);printf("WorkA.....\n");pthread_mutex_unlock(&mutex2);pthread_mutex_unlock(&mutex1);return NULL; }void * workB(void * arg) {pthread_mutex_lock(&mutex2);pthread_mutex_lock(&mutex1);printf("WorkB.....\n");pthread_mutex_unlock(&mutex1);pthread_mutex_unlock(&mutex2);return NULL; }int main() {pthread_mutex_init(&mutex1, NULL);pthread_mutex_init(&mutex2, NULL);pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, workA, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, workB, NULL);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);//释放互斥量资源pthread_mutex_destroy(&mutex1);pthread_mutex_destroy(&mutex2);}deadloc2.c
# include<stdio.h> # include<pthread.h> # include<unistd.h>int tickets = 10;//创建一个互斥量 pthread_mutex_t mutex;void * callback(void * arg) {//卖票while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);if(tickets > 0) {usleep(6000);printf("%ld 正在卖第 %d 张门票\n", pthread_self(), tickets);tickets--;}else {pthread_mutex_unlock(&mutex);break;}pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL; }int main() {//创建三个子线程pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_t tid1, tid2, tid3;pthread_create(&tid1, NULL, callback, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, callback, NULL);pthread_create(&tid3, NULL, callback, NULL);//回收子线程的资源pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_join(tid3, NULL);//退出主线程pthread_exit(NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0; }1.8 读写锁
◼ 当有一个线程已经持有互斥锁时，互斥锁将所有试图进入临界区的线程都阻塞住。但是考 虑一种情形，当前持有互斥锁的线程只是要读访问共享资源，而同时有其它几个线程也想 读取这个共享资源，但是由于互斥锁的排它性，所有其它线程都无法获取锁，也就无法读 访问共享资源了，但是实际上多个线程同时读访问共享资源并不会导致问题。
◼ 在对数据的读写操作中，更多的是读操作，写操作较少，例如对数据库数据的读写应用。 为了满足当前能够允许多个读出，但只允许一个写入的需求，线程提供了读写锁来实现。
◼ 读写锁的特点：
如果有其它线程读数据，则允许其它线程执行读操作，但不允许写操作。
如果有其它线程写数据，则其它线程都不允许读、写操作。
写是独占的，写的优先级高。
◼ 读写锁的类型 pthread_rwlock_t
◼ int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
◼ int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
◼ int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
◼ int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
◼ int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
◼ int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
◼ int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
# include <stdio.h> # include <pthread.h> # include <unistd.h>//创建一个共享数据 int num = 1;pthread_mutex_t mutex; pthread_rwlock_t rwlock;void * writeNum(void * arg) {while(1) {pthread_rwlock_wrlock(& rwlock);num++;printf("++write, tid %ld, num : %d\n", pthread_self(), num);pthread_rwlock_unlock(& rwlock);usleep(100);}return NULL; }void * readNum(void * arg) {while(1) {pthread_rwlock_rdlock(& rwlock);printf("===read, tid : %ld, num : %d \n", pthread_self(), num);pthread_rwlock_unlock(& rwlock);usleep(100);}return NULL; }int main () {pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);pthread_t wtids[3], rtids[5];for(int i = 0; i < 3; i++) {pthread_create(&wtids[i], NULL, writeNum, NULL);}for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_create(&rtids[i], NULL, readNum, NULL);}//设置线程分离for(int i = 0; i < 3; i++) {pthread_detach(wtids[i]);}for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_detach(rtids[i]);}pthread_exit(NULL);pthread_rwlock_destroy(&rwlock);return 0; }1.9 生产者 消费者模型
下面容易出错：
# include<stdio.h> # include<pthread.h> # include<unistd.h> # include<stdlib.h>pthread_mutex_t mutex;struct Node {int num;struct Node * next; };struct Node * head = NULL;void *producer(void * arg) {//不断创建新的节点，加入链表while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);struct Node * newNode = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));newNode->next = head;head = newNode;newNode->num = rand() % 1000;printf("add Node, num : %d, tid : %ld \n", newNode->num, pthread_self());pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(100);}return NULL; }void *customer(void * arg) {while(1) {if(head != NULL) {pthread_mutex_lock(&mutex);struct Node * temp = head;printf("delete node, num： %d, tid : %ld \n", head->num, pthread_self());head = head->next;free(temp);pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(100);}}return NULL; }int main() {//创建5个生产者线程，5个消费者线程pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_t ptids[5];pthread_t ctids[5];for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_create(&ptids[i], NULL, producer, NULL);pthread_create(&ctids[i], NULL, customer, NULL);}for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_detach(ptids[i]);pthread_detach(ctids[i]);}//退出主线程pthread_exit(NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0; }
因为可能在运行if函数的时候，不为空，但是此时没有进行互斥信号，此时刚好有一个今后消费者占有互斥信号，退出。然后在进入 就会报错
1.10 条件变量
条件变量的类型
pthread_cond_t
◼ int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
◼ int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
◼ int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);
◼ int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime);
◼ int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
◼ int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
/*
条件变量的类型 pthread_cond_t
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);
- 等待，调用了该函数，线程会阻塞。
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime);
- 等待多长时间，调用了这个函数，线程会阻塞，直到指定的时间结束。
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
- 唤醒一个或者多个等待的线程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
- 唤醒所有的等待的线程
*/
# include<stdio.h>
# include<pthread.h>
# include<unistd.h>
# include<stdlib.h>pthread_mutex_t mutex;struct Node {int num;struct Node * next;
};struct Node * head = NULL;void *producer(void * arg) {//不断创建新的节点，加入链表while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);struct Node * newNode = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));newNode->next = head;head = newNode;newNode->num = rand() % 1000;printf("add Node, num : %d, tid : %ld \n", newNode->num, pthread_self());pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(100);}return NULL;
}void *customer(void * arg) {while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);struct Node * temp = head;if(head != NULL) {printf("delete node, num： %d, tid : %ld \n", head->num, pthread_self());head = head->next;free(temp);pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(100);}else {pthread_mutex_unlock(&mutex);}}return NULL;
}int main() {//创建5个生产者线程，5个消费者线程pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_t ptids[5];pthread_t ctids[5];for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_create(&ptids[i], NULL, producer, NULL);pthread_create(&ctids[i], NULL, customer, NULL);}for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_detach(ptids[i]);pthread_detach(ctids[i]);}//退出主线程pthread_exit(NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>// 创建一个互斥量
pthread_mutex_t mutex;
// 创建条件变量
pthread_cond_t cond;struct Node{int num;struct Node *next;
};// 头结点
struct Node * head = NULL;void * producer(void * arg) {// 不断的创建新的节点，添加到链表中while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);struct Node * newNode = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));newNode->next = head;head = newNode;newNode->num = rand() % 1000;printf("add node, num : %d, tid : %ld\n", newNode->num, pthread_self());// 只要生产了一个，就通知消费者消费pthread_cond_signal(&cond);pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(100);}return NULL;
}void * customer(void * arg) {while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);// 保存头结点的指针struct Node * tmp = head;// 判断是否有数据if(head != NULL) {// 有数据head = head->next;printf("del node, num : %d, tid : %ld\n", tmp->num, pthread_self());free(tmp);pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(100);} else {// 没有数据，需要等待// 当这个函数调用阻塞的时候，会对互斥锁进行解锁，当不阻塞的，继续向下执行，会重新加锁。pthread_cond_wait(&cond, &mutex);pthread_mutex_unlock(&mutex);}}return NULL;
}int main() {pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_cond_init(&cond, NULL);// 创建5个生产者线程，和5个消费者线程pthread_t ptids[5], ctids[5];for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_create(&ptids[i], NULL, producer, NULL);pthread_create(&ctids[i], NULL, customer, NULL);}for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_detach(ptids[i]);pthread_detach(ctids[i]);}while(1) {sleep(10);}pthread_mutex_destroy(&mutex);pthread_cond_destroy(&cond);pthread_exit(NULL);return 0;
}
1.11 信号量
/*
信号量的类型 sem_t
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
- 初始化信号量
- 参数：
- sem : 信号量变量的地址
- pshared : 0 用在线程间 ，非0 用在进程间
- value : 信号量中的值
int sem_destroy(sem_t *sem);
- 释放资源
int sem_wait(sem_t *sem);
- 对信号量加锁，调用一次对信号量的值-1，如果值为0，就阻塞
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
int sem_post(sem_t *sem);
- 对信号量解锁，调用一次对信号量的值+1
int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);
sem_t psem;
sem_t csem;
init(psem, 0, 8);
init(csem, 0, 0);
producer() {
sem_wait(&psem);
sem_post(&csem)
}
customer() {
sem_wait(&csem);
sem_post(&psem)
}
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>// 创建一个互斥量
pthread_mutex_t mutex;
// 创建两个信号量
sem_t psem;
sem_t csem;struct Node{int num;struct Node *next;
};// 头结点
struct Node * head = NULL;void * producer(void * arg) {// 不断的创建新的节点，添加到链表中while(1) {sem_wait(&psem);pthread_mutex_lock(&mutex);struct Node * newNode = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));newNode->next = head;head = newNode;newNode->num = rand() % 1000;printf("add node, num : %d, tid : %ld\n", newNode->num, pthread_self());pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&csem);}return NULL;
}void * customer(void * arg) {while(1) {sem_wait(&csem);pthread_mutex_lock(&mutex);// 保存头结点的指针struct Node * tmp = head;head = head->next;printf("del node, num : %d, tid : %ld\n", tmp->num, pthread_self());free(tmp);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&psem);}return NULL;
}int main() {pthread_mutex_init(&mutex, NULL);sem_init(&psem, 0, 8);sem_init(&csem, 0, 0);// 创建5个生产者线程，和5个消费者线程pthread_t ptids[5], ctids[5];for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_create(&ptids[i], NULL, producer, NULL);pthread_create(&ctids[i], NULL, customer, NULL);}for(int i = 0; i < 5; i++) {pthread_detach(ptids[i]);pthread_detach(ctids[i]);}while(1) {sleep(10);}pthread_mutex_destroy(&mutex);pthread_exit(NULL);return 0;
}
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