说明:文章所有内容均截选自实验楼教程【Linux多线程编程入门指南】(教程链接:https://www.shiyanlou.com/courses/731)第一节部分内容,该教程总共三节:

  • 线程的基本概念

  • 线程的高级话题

  • 线程的互斥与同步

对线程的理解(线程的基本概念)(1)

什么是线程

线程是操作系统能够进行调度运算的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。

linux操作系统使用符合POSIX线程作为系统标准线程,该POSIX线程标准定义了一整套操作线程的API。

线程的创建

一个线程的生命周期起始于它被创建的那一刻,创建线程的接口:

#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

函数说明:

  • POSIX thread 简称 pthread

  • pthread_t 是 unsigned long int 类型的变量,用来表示线程的ID

函数参数:

  • (输出参数)thread:由pthread_create在线程创建成功后返回的线程句柄,该句柄在后续操作线程的API中用于标志该新建的线程;

  • (输入参数)start_routine:新建线程的入口函数;

  • (输入参数)arg:传递给新线程入口函数的参数;

  • (输入参数)attr:指定新建线程的属性,如线程栈大小等;如果值为NULL,表示使用系统默认属性。

函数返回值:

  • 成功,返回0;

  • 失败,返回相关错误码。

需要注意:

  • 主线程,这是一个进程的初始线程,其入口函数为main函数。

新线程的运行时机,一个线程被创建之后有可能不会被马上执行,甚至,在创建它的线程结束后还没被执行;也有可能新线程在当前线程从pthread_create前就已经在运行,甚至,在pthread_create前从当前线程返回前新线程就已经执行完毕。

线程ID

在新线程被创建后,便有了一个在其所在进程内(线程依附于进程而存在)唯一的标识符,由pthread_t表示,称为线程ID。一个线程可以调用以下接口获取其ID:

可以看出,同一进程内的线程间除了栈是特有的,其他内存资源几乎都是共享的。共享意味着,多个线程可以同时修改某一内存区,且该修改对同一进程的所有线程都是可见的。

线程的终止

一个线程的终止分两种形式:被动终止主动终止

被动终止有两种方式:

  1. 线程所在进程终止,任意线程执行exit函数,都会导致进程终止,从而导致依附于该进程的所有线程终止。

  2. 其他线程调用pthread_cancel请求取消该线程。

主动终止也有两种方式:

  1. 在线程的入口函数中执行return语句,main函数(主线程入口函数)执行return语句会导致进程终止,从而导致依附于该进程的所有线程终止。

  2. 线程调用pthread_exit函数,main函数(主线程入口函数)调用pthread_exit函数, 主线程终止,但如果该进程内还有其他线程存在,进程会继续存在,进程内其他线程继续运行。

线程终止函数:

include <pthread.h> void pthread_exit(void *retval);

线程调用pthread_exit函数会导致该调用线程终止,并且返回由retval指定的内容(如何获取返回值后面介绍)。

注意:retval不能指向该线程的栈空间,否则可能成为野指针!

管理线程的终止

1 线程的连接

一个线程的终止对于另外一个线程而言是一种异步的事件,有时我们想等待某个ID的线程终止了再去执行某些操作,pthread_join函数为我们提供了这种功能,该功能称为线程的连接

include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数说明:

  • thread(输入参数),指定我们希望等待的线程

  • retval(输出参数),我们等待的线程终止时的返回值,就是在线程入口函数中return的值或者调用pthread_exit函数的参数

返回值:

  • 成功时,返回0

  • 错误时,返回正数错误码

当线程X连接线程Y时,如果线程Y仍在运行,则线程X会阻塞直到线程Y终止;如果线程Y在被连接之前已经终止了,那么线程X的连接调用会立即返回。

连接线程其实还有另外一层意义,一个线程终止后,如果没有人对它进行连接,那么该终止线程占用的资源,系统将无法回收,而该终止线程也会成为僵尸线程。因此,当我们去连接某个线程时,其实也是在告诉系统该终止线程的资源可以回收了。

注意:对于一个已经被连接过的线程再次执行连接操作, 将会导致无法预知的行为!**

2 线程的分离

有时我们并不在乎某个线程是不是已经终止了,我们只是希望如果某个线程终止了,系统能自动回收掉该终止线程所占用的资源。pthread_detach函数为我们提供了这个功能,该功能称为线程的分离

#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t thread);

参数说明:

  • thread(输入参数),指定希望执行分离操作的线程

返回值:

  • 成功时,返回0

  • 错误时,返回正数错误码

默认情况下,一个线程终止了,是需要在被连接后系统才能回收其占有的资源的。如果我们调用pthread_detach函数去分离某个线程,那么该线程终止后系统将自动回收其资源。

注意,一个线程如果已经被分离了,那么我们就无法再去连接它了

最后:

关于线程的实例应用以及基本概念的实例演示,上实验楼查看教程【Linux多线程编程入门指南】(教程链接:https://www.shiyanlou.com/courses/731)即可查看~

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