Pthread 与 Linux

nantianyan

Pthread 与 Linux
2000-10-12 15:01:42
Pthread本来是一套用户级线程库, 但在Linux上实现时, 却使用了内核级线程
来完成, 这样的好处是, 可以充分的提高程序的并发性, 线程也可以象以前一样调用
read这样的函数, 而不必担心会由于阻赛影响其它的线程的运行. 但这样一来, linux的
线程就不是标准的了.
下面结合Linux上的实现来谈一谈Pthread.
一 基本概念
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Pthread是一套通用的线程库, 它广泛的被各种Unix所支持, 是由POSIX提出
的. 因此, 它具有很好的客移植性. 在Linux上, 由于它是通过内核级线程来实现的, 就
没有完全的实现它. 但从功能上来看, 它丝毫不逊色.
先看一下下面的例子:
/* ------ test.c ------- */
#include
void *pp(void *arg)
{
while (1) {
printf("%s\n", (char *)arg);
sleep(2);
}
return NULL;
}
main()
{
pthread_t pid;
pthread_create(&pid, NULL, pp, "hello world");
while (1) {
printf("I am main thread\n");
sleep(1);
}
}
gcc test.c -lpthread
./a.out
I am main thread
hello world
I am main thread
hello world
............
在程序开始的时候, 系统创建了一个主线程, 又用pthread_create创建了一个新的
子线程, 这样, 两个线程同时运行, 向屏幕上打印东西.
一个线程实际上就是一个函数, 创建后, 立即被执行, 当函数返回时该线程也就结束了.
下面这个函数用于创建一个新的线程:
int pthread_create (pthread_t *THREAD,
pthread_attr_t * ATTR,
void * (*START_ROUTINE)(void *),
void * ARG);
第一个参数是一个pthread_t型的指针用于保存线程id. 以后对该线程的操作都要用id来标
示.
第二个参数是一个pthread_attr_t的指针用于说明要创建的线程的属性, 使用NULL, 表示
要使用缺省的属性.
第三个参数指明了线程的如口, 是一个只有一个(void *)参数的函数.
第四个参数指明了要传到线程如口函数的参数.
这很简单, 上面的例子, 你也应该理解了.
象我在上面提过的一样, 使用Linux的线程不需要对考虑对其它线程的阻塞问题, 这样编程
上就很
方便.
二 返回值
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也应该看到了, 每一个线程的返回值是void *.
有两种方法返回:
1 return pointer;
2 pthread_exit(pointer);
这两种方法是一样的.
那么, 其他的线程是如何得到这个返回值的呢?
用这个函数:
int pthread_join(pthread_t TH, void **thread_RETURN);
一个线程有两种状态, joinable 即系统保留线程的返回值, 直到有另外
一个线程将它取走. detach系统不保留返回值.
下面的函数用于detach:
int pthread_detach (pthread_t TH);
pthread_t pthread_self(); 可以返回自己的id. 通常, 我们用下列
的语句来detach自己:
pthread_detach(pthread_self());
三 Mutex
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Mutex用于解决互斥问题. 一个Mutex是一个互斥装置, 用于保护临界区和
共享内存. 它有两种状态locked, unlocked. 它不能同时被两个线程所
拥有.
下面的函数用于处理Mutex:
初始化一个Mutex
int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *MUTEX, const
pthread_mutexattr_t *MUTEXATTR);
锁定一个Mutex
int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex));
试图锁定一个Mutex
int pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t *MUTEX);
结锁一个Mutex
int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *MUTEX);
销毁一个Mutext
int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *MUTEX);
它的锁一共有三种: "fast", "recursive", or "error checking"
进行lock操作时:
如处于unlock状态
lock它, 使它属于自己.
在被其他线程lock的时候,
挂起当前线程, 直到被其他线程unlock
在已经被自己lock的时候,
"fast" 挂起当前线程.
"resursive" 成功并立刻返回当前被锁定的次数
"error checking" 立刻返回EDEADLK
进行unlock操作时:
解锁.
"fast" 唤醒第一个被锁定的线程
"recursive" 减少lock数(这个数仅仅是被自己lock的, 不关其它线程的)
当lock数等于零的时候, 才被unlock并唤醒第一个被锁定的
线程.
"error check" 会检查是不是自己lock的, 如果不是返回EPERM. 如果是唤
醒第一个被锁定的线程,
通常, 我们用一些静态变量来初始化mutex.
"fast" `PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER'
"recursive" `PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP'
"error check" `PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP'
注意: _NP 表示no portable不可移植
例如:
// "fast" type mutex
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
... ...
pthread_mutext_lock(&mutex);
fwrite(buffer, 1, strlen(buffer), file);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
... ...
看起来有一点难懂, 自己编几个程序就很容易理解了.
四 Condition Variable (条件变量)
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也是一种用于同步的device. 允许一个进程将自己挂起等待一个条件变量被改变状态.
有下列几个函数:
int pthread_cond_init (pthread_cond_t *COND,
pthread_condattr_t *cond_ATTR);
int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *COND);
int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t *COND);
int pthread_cond_wait (pthread_cond_t *COND,
pthread_mutex_t *MUTEX);
int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t *COND,
pthread_mutex_t *MUTEX,
const struct timespec *ABSTIME);
int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t *COND);
我想看看名字就可以知道它们的用途了. 通常我们也使用静态变量来初始化一个条件变量
.
Example:
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_signal 用于唤醒一个被锁定的线程.
pthread_cond_broadcast 用于唤醒所有被锁定的线程.
pthread_cont_wait 用于等待.
为了解决竞争问题(即一个线程刚要去wait而另一个线程已经signal了), 它要与一个
metux连用.
看一看下面的例子:
int x,y;
pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
//Waiting until X is greater than Y is performed as follows:
pthread_mutex_lock(&mut);
while (x

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