多線程API - 小白如何快速上手併發編程

線程的基本概念
- 一.線程和進程的區別(linux環境下)
  - 進程是資源管理的最小單位，線程是系統執行的最小單位
  - 線程和進程都有對應的PCB和TCB，在linux內核中創建線程和進程使用的底層函數和進程一樣，都是clone
  - 進程可以蛻化成線程，一個進程可以有一個至多個線程
  - 進程有自己獨享的0-4G虛擬地址空間，而線程共享同一進程的地址空間
- 二.線程有共享也有獨佔
  - 線程共享的資源有：
    - 1.文件描述符表
    - 2.每種信號的處理方式
    - 3.當前工作目錄
    - 4.用戶ID和組ID
    - 5.內存地址空間 (.text/.data/.bss/heap/共享庫)
  - 線程獨佔的資源有：
    - 1.線程id
    - 2.計數器和棧空間(內核棧和用戶空間棧)
    - 3.信號屏蔽字
    - 4.errno變量
    - 5.調度優先級
- 三.線程的優缺點
  - 優點
    - 1.提高程序併發性
    - 2.開銷小
    - 3.數據通信、共享數據方便
  - 缺點
    - 1.線程所有操作函數 pthread_* 是庫函數，而非系統調用，不夠穩定
    - 2.編寫調試困難，不支持gdb
    - 3.對信號支持性差
使用線程的API
- 線程常見的函數有以下幾種
  - pthread_self函數 - 獲取線程id
  - pthread_create函數 - 創建一個新線程
  - pthread_exit函數 - 將單個線程退出
  - pthread_join函數 - 阻塞等待線程退出並獲取線程退出狀態
  - pthread_cancel函數 - 殺死(取消)線程
  - pthread_detach函數 - 實現線程分離
  - pthread_equal函數 - 比較線程id是否相等（系統留用，看以後pthread_t是否改爲結構體）
- 線程API和進程API對比
  - pthread_self - getpid
  - pthread_create - fork
  - pthread_exit - exit
  - pthread_join - wait
  - pthread_cancel - kill
線程控制原語
- pthread_t pthread_self(void); ---------使用見線程實例1
  - 功能 : 獲取線程id
  - 返回值：成功：0；失敗：NULL
    - 線程ID：pthread_t類型，本質：在Linux下爲無符號整數(%lu)，可以理解爲typedef unsigned long int pthread_t;
    - notes
      - 線程id是進程內識別不同線程的標誌，也意味着兩個進程間有允許使用相同的線程id
      - 在獲取線程id時，避免使用全局變量。在主線程可通過pthread_create第一個參數傳出，在子線程通過調用pthread_self()得到id.
  - int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg); -----使用見線程實例1
    - 功能 :創建一個新線程
    - 返回值：成功：0；失敗：錯誤號 -----Linux環境下，所有線程特點，失敗均直接返回錯誤號。
    - parameters
      - 參數1：傳出參數，保存系統爲我們分配好的線程ID
        
        參數2：通常傳NULL，表示使用線程默認屬性。若想使用具體屬性也可以修改該參數。
        
        參數3：函數指針，指向線程主函數(線程體)，該函數運行結束，則線程結束。
        
        參數4：線程主函數執行期間所使用的參數==,若線程需要多個參數，可傳入結構體變量==
  - void pthread_exit(void *retval); ------ 使用見線程實例3
    - 功能 : 將單個線程退出
    - parameter
      - retval表示線程退出狀態，通常傳NULL
    - notes
      - 不能使用exit退出指定的線程，因爲exit是退出進程的，會將該進程所有線程退出
      - 線程的三種退出方式
        
        return
        
        pthread_exit()
        
        pthread_cancel()
- int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); ------使用見線程實例4
  - 功能 : 阻塞等待線程退出並獲取線程退出狀態
  - parameters
    - 參數1 : 需要等待的線程id
    - 參數2 : 獲取線程id退出狀態
  - notes
    - 如果thread線程通過return返回，retval所指向的單元裏存放的是thread線程函數的返回值.
    - 如果thread線程被別的線程調用pthread_cancel異常終止掉，retval所指向的單元裏存放的是常數PTHREAD_CANCELED（一般爲-1）。
    - 如果thread線程是自己調用pthread_exit終止的，retval所指向的單元存放的是傳pthread_exit的參數
    - 如果對線程退出狀態沒有興趣，可以對retval傳空。
- int pthread_cancel(pthread_t thread); ------使用見線程實例4
  - 功能 : 殺死(取消)線程
  - 成功：0；失敗：錯誤號
  - notes
    - 線程取消不是立馬執行的，需要一定的時間。需要線程進入系統調用creat，open，pause，close，read，write等，纔可退出，若線程中沒有系統調用，需要添加pthread_testcancel()函數斷點，否則線程死循環
- int pthread_detach(pthread_t thread); ------使用見線程實例5
  - 功能 : 實現線程分離
  - 返回值：0；失敗：錯誤號
  - notes
    - 分離態線程一旦終止就立刻回收它佔用的所有資源，而不保留終止狀態，避免殭屍線程。不能對一個已經處於detach狀態的線程調用pthread_join，這樣的調用將返回EINVAL錯誤（一般爲22）。
- int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);//幾乎不用
  - 功能 : 獲取線程id

線程實例

1.創建一個子線程，子線程打印出自己的線程id

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void *thread1(void *arg)
{
        printf("my thread_id is %lu\n",pthread_self());
        return NULL;
}

int main(int args, char *argv[])
{
        pthread_t tid;//pthread is equal to unsigned long in linux

        pthread_create(&tid, NULL, thread1, NULL);//第一個NULL表示默認屬性，第二個是線程執行時所需要的參數
        sleep(1);//wait thread end

        return 0;
}

編譯

運行

2.循環創建多個子線程，並使用pthread_exit退出其中i = 3的線程

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void *thread(void *arg)
{
        int i = 0;
        i = (int)arg;

        if(3 == i)//3 thread exit
        {
                pthread_exit(NULL);
        }
        sleep(i);//keep thread write order
        printf("I am %d thead, my thread id is %lu\n", i, pthread_self());

}

int main(int args, char *arg[])
{
        pthread_t tid = 0;
        int i = 0;

        for(i=0; i<5; i++)
        {
                pthread_create(&tid, NULL, thread, (void*)i);
        }
        sleep(i);//wait thread end

        return 0;
}

編譯

運行

3.創建多個線程並使用pthread_exit退出，打印出join保存的線程退出狀態

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

typedef struct node
{
        int a;
        int b;
}LNODE;

void *thread(void *arg)
{
        LNODE *node1;
        node1 = (LNODE*)malloc(sizeof(struct node));
        if(NULL == node1)
        {
                printf("no enough memory malloc\n ");
                return NULL;
        }

        node1->a = 100;
        node1->b = 200;

        pthread_exit((void *)node1);//如果thread線程是自己調用pthread_exit終止的，retval所指向的單元存放的是傳給pthread_exit的參數
}

int main(int args,char *argv[])
{
        pthread_t tid = 0;
        LNODE *node2 = NULL;

        pthread_create(&tid, NULL, thread, NULL);
        pthread_join(tid, (void**)&node2);
        printf("node->a is %d, node->b = %d\n", node2->a, node2->b);

        free(node2);
        node2 = NULL;

        return 0;
}

編譯

運行

4.創建三個進程，分佈使用不同的退出方式進行測試(return, pthread_exit, pthread_cancel)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

int *thread1(void *arg)//return
{
        printf("I am thread1, my tid is %lu\n", pthread_self());

        return 111;
}

void *thread2(void *arg)//pthread
{
        printf("I am thread2, my tid is %lu\n", pthread_self());

        pthread_exit((void *)222);
}

void *thread3(void *arg)//cancel
{
        int i = 0;
        while(1)
        {
                i++;
                pthread_testcancel();
        }

        return (void *)333;
}

int main(int args, char *argv[])
{
        pthread_t tid = 0;
        void *pointer = NULL;

        pthread_create(&tid, NULL, (void *)thread1, NULL);
        pthread_join(tid, &pointer);
        printf("thread1 return value is %d\n", (int)pointer);

        pthread_create(&tid, NULL, thread2, NULL);
        pthread_join(tid, &pointer);
        printf("thread2 return value is %d\n", (int)pointer);

        pthread_create(&tid, NULL, thread3, NULL);
        pthread_cancel(tid);
        pthread_join(tid, &pointer);
        printf("thread3 return value is %d\n", (int)pointer);

        return 0;
}

編譯

運行
- thread增加取消點，線程退出
- thread3不增加取消點(code_line25 //pthread_testcancel())，線程死鎖

5.設置線程爲detach遊離態，使用pthread_join判斷線程退出狀態

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void *thread(void *arg)
{

        printf("I am thread, my tid is %lu\n", pthread_self());

        pthread_exit((void *)111);
}

int main(int args, char *argv[])
{
        pthread_t tid = 0;
        int error_flag = 0;
        void *status_pointer = NULL;

        pthread_create(&tid, NULL, thread, NULL);
        pthread_detach(tid);
        error_flag = pthread_join(tid, &status_pointer);
        printf("thread value is %d\n", (int)status_pointer);
        printf("error_flag is %d\n", error_flag);

        return 0;
}

編譯

運行

line21將線程分離，可見detach後，線程退出後自動回收，其狀態無法再用join獲得
line21註釋，保持線程combination，正常獲取線程狀態111

多線程API - 小白如何快速上手併發編程

多線程API - 小白如何快速上手併發編程

線程的基本概念

使用線程的API

線程控制原語

線程實例

[軟件工具百科] 互聯網資源歷史快照歸檔站點與數字圖書館

網易面試：SpringBoot如何開啓虛擬線程？

杭州的 IT 崩盤了麼？

程序員常見的文本查看工具

VS2022 解決方案打不開 .NET Framework 4.0 、 4.5 等老項目

Vue3 運行可以，build 打包發佈報錯，app.config.globalProperties 用法坑

既然測試也要求寫代碼，那乾脆讓開發兼任測試不就好了嗎？

ITSM落地經驗之建設藍圖規劃

PDF 補丁丁 1.0.2 版更新

奇怪！應用的日誌呢？？

從測試角度寫代碼（二）宏定義快速定位

從測試角度寫代碼（一）調試分級

通用鏈表 - 如何寫出高質量代碼

線程分離 - 線程也會內存泄漏

多線程API - 小白如何快速上手併發編程

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結