進(jìn)程與線程
??????典型的UNIX/Linux進(jìn)程可以看成只有一個(gè)控制線程：一個(gè)進(jìn)程在同一時(shí)刻只做一件事情。有了多個(gè)控制線程后，在程序設(shè)計(jì)時(shí)可以把進(jìn)程設(shè)計(jì)成在同一時(shí)刻做不止一件事，每個(gè)線程各自處理獨(dú)立的任務(wù)。

??????　進(jìn)程是程序執(zhí)行時(shí)的一個(gè)實(shí)例，是擔(dān)當(dāng)分配系統(tǒng)資源（CPU時(shí)間、內(nèi)存等）的基本單位。在面向線程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，進(jìn)程本身不是基本運(yùn)行單位，而是線程的容器。程序本身只是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述，進(jìn)程才是程序（那些指令和數(shù)據(jù)）的真正運(yùn)行實(shí)例。
?????? “進(jìn)程——資源分配的最小單位，線程——程序執(zhí)行的最小單位”
??????一個(gè)進(jìn)程至少包含一個(gè)線程，進(jìn)程是運(yùn)行的程序，程序是靜態(tài)的概念，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的概念。
??????進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，一個(gè)進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下不會(huì)對其它進(jìn)程產(chǎn)生影響，而線程只是一個(gè)進(jìn)程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程沒有單獨(dú)的地址空間，一個(gè)線程死掉就等于整個(gè)進(jìn)程死掉，所以多進(jìn)程的程序要比多線程的程序健壯，但在進(jìn)程切換時(shí)，耗費(fèi)資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時(shí)進(jìn)行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作，可以用線程，也可以用進(jìn)程間的通信。
使用線程的理由
??????從上面我們知道了進(jìn)程與線程的區(qū)別，其實(shí)這些區(qū)別也就是我們使用線程的理由。總的來說就是：進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，線程沒有單獨(dú)的地址空間（同一進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的地址空間）。

??????使用多線程的理由之一是和進(jìn)程相比，它是一種非常"節(jié)儉"的多任務(wù)操作方式。我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護(hù)它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且，線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，總的說來，一個(gè)進(jìn)程的開銷大約是一個(gè)線程開銷的30倍左右，當(dāng)然，在具體的系統(tǒng)上，這個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)有較大的區(qū)別。

??????使用多線程的理由之二是線程間方便的通信機(jī)制。對不同進(jìn)程來說，它們具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進(jìn)行，這種方式不僅費(fèi)時(shí)，而且很不方便。線程則不然，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當(dāng)然，數(shù)據(jù)的共享也帶來其他一些問題，有的變量不能同時(shí)被兩個(gè)線程所修改，有的子程序中聲明為static的數(shù)據(jù)更有可能給多線程程序帶來災(zāi)難性的打擊，這些正是編寫多線程程序時(shí)最需要注意的地方。
Linux上線程開發(fā)API概要
??????多線程開發(fā)在 Linux 平臺(tái)上已經(jīng)有成熟的 pthread 庫支持。其涉及的多線程開發(fā)的最基本概念主要包含三點(diǎn)：線程，互斥鎖，條件。其中，線程操作又分線程的創(chuàng)建，退出，等待 3 種。互斥鎖則包括 4 種操作，分別是創(chuàng)建，銷毀，加鎖和解鎖。條件操作有 5 種操作：創(chuàng)建，銷毀，觸發(fā)，廣播和等待。其他的一些線程擴(kuò)展概念，如信號燈等，都可以通過上面的三個(gè)基本元素的基本操作封裝出來。詳細(xì)請見下表：
1、線程創(chuàng)建

#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg); // 返回：若成功返回0，否則返回錯(cuò)誤編號 //pthread_t是無符號的長整型，第一個(gè)參數(shù)是pthread_t類型的指針， //第個(gè)二參數(shù)是線程的屬性 //第三個(gè)參數(shù)是函數(shù)指針 //最后一個(gè)參數(shù)是給線程傳參的一個(gè)參數(shù)

當(dāng)pthread_create成功返回時(shí)，由tidp指向的內(nèi)存單元被設(shè)置為新創(chuàng)建線程的線程ID。attr參數(shù)用于定制各種不同的線程屬性，暫可以把它設(shè)置為NULL，以創(chuàng)建默認(rèn)屬性的線程。

新創(chuàng)建的線程從start_rtn函數(shù)的地址開始運(yùn)行，該函數(shù)只有一個(gè)無類型指針參數(shù)arg。如果需要向start_rtn函數(shù)傳遞的參數(shù)不止一個(gè)，那么需要把這些參數(shù)放到一個(gè)結(jié)構(gòu)中，然后把這個(gè)結(jié)構(gòu)的地址作為arg參數(shù)傳入。
線程的退出

單個(gè)線程可以通過以下三種方式退出，在不終止整個(gè)進(jìn)程的情況下停止它的控制流：

1）線程只是從啟動(dòng)例程中返回，返回值是線程的退出碼。

2）線程可以被同一進(jìn)程中的其他線程取消。

3）線程調(diào)用pthread_exit：
pthread_exit函數(shù)

#include <pthread.h> int pthread_exit(void *rval_ptr);

rval_ptr是一個(gè)無類型指針，與傳給啟動(dòng)例程的單個(gè)參數(shù)類似。進(jìn)程中的其他線程可以通過調(diào)用pthread_join函數(shù)訪問到這個(gè)指針。
線程等待

#include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void **rval_ptr); // 返回：若成功返回0，否則返回錯(cuò)誤編號

調(diào)用這個(gè)函數(shù)的線程將一直阻塞，直到指定的線程調(diào)用pthread_exit、從啟動(dòng)例程中返回或者被取消。如果例程只是從它的啟動(dòng)例程返回i，rval_ptr將包含返回碼。如果線程被取消，由rval_ptr指定的內(nèi)存單元就置為PTHREAD_CANCELED。

可以通過調(diào)用pthread_join自動(dòng)把線程置于分離狀態(tài)，這樣資源就可以恢復(fù)。如果線程已經(jīng)處于分離狀態(tài)，pthread_join調(diào)用就會(huì)失敗，返回EINVAL。

如果對線程的返回值不感興趣，可以把rval_ptr置為NULL。在這種情況下，調(diào)用pthread_join函數(shù)將等待指定的線程終止，但并不獲得線程的終止?fàn)顟B(tài)。
線程的脫離
一個(gè)線程或者是可匯合（joinable，默認(rèn)值），或者是脫離的（detached）。當(dāng)一個(gè)可匯合的線程終止時(shí)，它的線程ID和退出狀態(tài)將留存到另一個(gè)線程對它調(diào)用pthread_join。脫離的線程卻像守護(hù)進(jìn)程，當(dāng)它們終止時(shí)，所有相關(guān)的資源都被釋放，我們不能等待它們終止。如果一個(gè)線程需要知道另一線程什么時(shí)候終止，那就最好保持第二個(gè)線程的可匯合狀態(tài)。

pthread_detach函數(shù)把指定的線程轉(zhuǎn)變?yōu)槊撾x狀態(tài)。

#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t thread); // 返回：若成功返回0，否則返回錯(cuò)誤編號

本函數(shù)通常由想讓自己脫離的線程使用，就如以下語句：

pthread_detach(pthread_self());

線程ID獲取及比較

#include <pthread.h> pthread_t pthread_self(void); // 返回：調(diào)用線程的ID

對于線程ID比較，為了可移植操作，我們不能簡單地把線程ID當(dāng)作整數(shù)來處理，因?yàn)椴煌到y(tǒng)對線程ID的定義可能不一樣。我們應(yīng)該要用下邊的函數(shù)：

#include <pthread.h> int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2); // 返回：若相等則返回非0值，否則返回0

對于多線程程序來說，我們往往需要對這些多線程進(jìn)行同步。同步（synchronization）是指在一定的時(shí)間內(nèi)只允許某一個(gè)線程訪問某個(gè)資源。而在此時(shí)間內(nèi)，不允許其它的線程訪問該資源。我們可以通過互斥鎖（mutex），條件變量（condition variable）和讀寫鎖（reader-writer lock）來同步資源。在這里，我們暫不介紹讀寫鎖。
代碼示例

#include<stdio.h> #include<pthread.h> //int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg);void*func1(void *arg) {static int ret=10;//如果不是 static 函數(shù)調(diào)用結(jié)束后 ret 的值會(huì)消失static char*p="t1 is run out";printf("t1 :%ld thread is created\n",(unsigned long)pthread_self());printf("t1:param is %d\n",*((int*)arg));pthread_exit((void*)p); } int main() {int ret;int param=100;char *pret;pthread_t t1;ret=pthread_create(&t1,NULL,func1,(void*)&param);if(ret==0){printf("main:create t1 success\n");}printf("main : %ld \n",(unsigned long)pthread_self());pthread_join(t1,(void**)&pret);//這個(gè)函數(shù)用來等t1線程的退出，他是用在主線程中printf("main:t1 quite return is %s\n",pret);return 0; }

體現(xiàn)線程共享內(nèi)存空間代碼

{ #include<stdio.h> #include<pthread.h> //int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg); int g_data=0;//主進(jìn)程和進(jìn)程1和進(jìn)程2都共享這一個(gè)全局變量 void*func1(void *arg) {printf("t1 :%ld thread is created\n",(unsigned long)pthread_self());printf("t1:param is %d\n",*((int*)arg));while(1){printf("t1 printf is %d\n",g_data++);sleep(1);} }void*func2(void *arg) {printf("t2 :%ld thread is created\n",(unsigned long)pthread_self());printf("t2:param is %d\n",*((int*)arg));while(1){printf("t2 printf is %d\n",g_data++);sleep(1);} }int main() {int ret;int param=100;pthread_t t1;pthread_t t2;ret=pthread_create(&t1,NULL,func1,(void*)&param);if(ret==0){printf("main:create t1 success\n");}ret=pthread_create(&t2,NULL,func2,(void*)&param);if(ret==0){printf("main:create t2 success\n");}printf("main : %ld \n",(unsigned long)pthread_self());while(1){printf("main printf is %d\n",g_data++);sleep(1);}pthread_join(t1,NULL);//yong laidengdai t1 xiancheng tuichupthread_join(t2,NULL);//yong laidengdai t1 xiancheng tuichureturn 0; } //c此程序三個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行順序沒有確定誰先誰后

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux上线程开发API概要（线程）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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