Linux线程的创建与同步

1、线程的概念与实现方式

1.1 线程的概念

线程是进程内部的一条执行序列或执行路径，一个进程可以包含多个线程。

1.2 线程的实现方式

在操作系统中，线程的实现有以下三种方式：

1.内核级线程

2.用户级线程

3.组合级线程

Linux 中线程的实现：

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Linux 实现线程的机制非常独特。从内核的角度来说，它并没有线程这个概念。 Linux 把所有的线程都当做进程来实现。内核并没有准备特别的调度算法或是定义特别的数据结构来表征线程。相反，线程仅仅被视为一个与其他进程共享某些资源的进程。每个线程都拥有唯一隶属于自己的 task_struct，所以在内核中，它看起来就像是一个普通的进程（只是线程和其他一些进程共享某些资源，如地址空间）。

1.3 进程与线程的区别

1.进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。

2.进程有自己独立的地址空间，线程共享进程中的地址空间

3.进程的创造消耗资源大，线程创建相对较小

4.进程的切换开销大，线程的切换开销相对较小

2、线程使用

2.1线程库中接口的介绍
# include <pthread.h>//头文件
int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t*attr,void*(*start_routinue)(void*),void *arg);
/*
pthread_create()用于创建线程
thread:接收创建的线程的ID
attr:指定线程的属性
start_routinue:指定线程函数
arg:给线程函数传递的参数
成功返回0，失败返回错误码
*/
int pthread_exit(void *retval);
/*
pthread_exit()退出线程
rtval:指定退出信息
*/
int pthread_join(pthread_t thread,void**retval);
/*
pthread_join()等待thread指定的线程退出，线程未退出时，该方法阻塞
retval:接收thread线程退出时，指定的退出信息
*/
2.2 多线程代码
# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <string.h>
# include <assert.h>
# include <unistd.h>
# include <pthread.h>
void *pthread_fun(void *arg)
{
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        sleep(1);
        printf ("fun thread running\n");
    }
    pthread_exit("fun over);
}
int main ()
{
    pthread_t tid;
    int res=pthread_creat(&tid,NULL,pthread_fun,NULL);
    assert(res==0);
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        sleep(1);
        printf ("main thread ruinning\n");
    }
    char*s=NULL;
    pthread_join(tid,(void**)&s);
    printf ("s=%s\n",s);
    exit(0);
}
2.3 线程并发运行
# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <string.h>
# include <unistd.h>
# include <assert.h>
# include <pthread.h>
int g=0;
void *thread_fun(void *acg)
{
    for (int i=0;i<1000;i++)
    {
        printf ("%d\n",++g);
    }
}
int main ()
{
    pthread_t id[5];
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        pthread_create(&id[i],NULL,thread_fun,NULL0;
    }
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        pthread_join(id[i],NULL);
    }
    exit(0);
}
运行结果如下：

3.线程同步

线程同步指的是当一个线程在对某个临界资源进行操作时，其他线程都不可以对这个资源进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能操作，也就是协同步调，让线程按预定的先后次序进行运行。线程同步的方法有四种：互斥锁、信号量、条件变量、读写锁。

3.1互斥锁
# include <pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,pthread_mutexattr_t *attr);
/*
pthread_mutex_init:初始化生成一个互斥锁
第一个参数：调用时传入&mutex
第二个参数：传入属性，一般填NULL，选用默认属性
*/
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex);//加锁
int pthread_mutext_unlock(pthread_mutex_*mutext);//开锁
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutext);//销毁锁
示例代码如下，主线程和函数线程模拟访问打印机，主线程输出第一个字符‘ a’表示开
始使用打印机，输出第二个字符‘ a’表示结束使用，函数线程操作与主线程相同。（由于打
印机同一时刻只能被一个线程使用，所以输出结果不应该出现 abab）：
# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <string.h>
# include <unistd.h>
# include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
void *fun(void*acg)
{
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        write(1,"B",1);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        write(1,"B",1);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }
    pthread_exit(NULL);
}
int main ()
{
    pthread_t id;
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    pthread_create(&id,NULL,fun,NULL);
    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        write(1,"A",1);//fid:文件标识符1代表默认的stdout屏幕
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        write(1,"A",1);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }
    pthread_join(id,NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    exit(0);
}

Linux线程的创建与同步

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