一，線程的引入
再論進程
1、多進程實現同時讀取鍵盤和鼠標
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(void)
{
// 思路就是創建子進程，然後父子進程中分別進行讀鍵盤和鼠標的工作
int ret = -1;
int fd = -1;
char buf[200];
ret = fork();
if (ret == 0)
{
// 子進程
fd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
if (fd < 0)
{
perror("open:");
return -1;
}
while (1)
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
printf("before read.\n");
read(fd, buf, 50);
printf("讀出鼠標的內容是：[%s].\n", buf);
}
}
else if (ret > 0)
{
// 父進程
while (1)
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
printf("before read.\n");
read(0, buf, 5);
printf("讀出鍵盤的內容是：[%s].\n", buf);
}
}
else
{
perror("fork:");
}
return 0;
}
2、使用進程技術的優勢
(1)CPU時分複用，單核心CPU可以實現宏觀上的並行
(2)實現多任務系統需求（多任務的需求是客觀的）
3、進程技術的劣勢
(1)進程間切換開銷大
(2)進程間通信麻煩而且效率低
4、解決方案就是線程技術
(1)線程技術保留了進程技術實現多任務的特性。
(2)線程的改進就是在線程間切換和線程間通信上提升了效率。
(3)多線程在多核心CPU上面更有優勢。
5、linux中的線程簡介
(1)一種輕量級進程
(2)線程是參與內核調度的最小單元
(3)一個進程中可以有多個線程
7、線程技術的優勢
(1)像進程一樣可被OS調度
(2)同一進程的多個線程之間很容易高效率通信
(3)在多核心CPU（對稱多處理器架構SMP）架構下效率最大化
二，線程常見函數
1、線程創建與回收
- pthread_create（）； 主線程用來創造子線程的
- pthread_join（）； 主線程用來等待（阻塞）回收子線程
- pthread_detach（）； 主線程用來分離子線程，分離後主線程不必再去回收子線程
2、線程取消
- pthread_cancel（）； 一般都是主線程調用該函數去取消（讓它趕緊死）子線程
- pthread_setcancelstate（）； 子線程設置自己是否允許被取消
- pthread_setcanceltype（）；
3、線程函數退出相關
- pthread_exit（）；與return退出
- pthread_cleanup_push（）；
- pthread_cleanup_pop（）；
4、獲取線程id
(1)pthread_self（）；
三，線程同步的簡單使用
分別使用下面三種線程同步的方法實現任務：用戶從終端輸入任意字符然後統計個數顯示，輸入end則結束
1.線程同步之信號量
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
char buf[200] = {0};
sem_t sem;
unsigned int flag = 0;
// 子線程程序，作用是統計buf中的字符個數並打印
void *func(void *arg)
{
// 子線程首先應該有個循環
// 循環中阻塞在等待主線程激活的時候，子線程被激活後就去獲取buf中的字符
// 長度，然後打印；完成後再次被阻塞
sem_wait(&sem);
//while (strncmp(buf, "end", 3) != 0)
while (flag == 0)
{
printf("本次輸入了%d個字符\n", strlen(buf));
memset(buf, 0, sizeof(buf));
sem_wait(&sem);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main(void)
{
int ret = -1;
pthread_t th = -1;
sem_init(&sem, 0, 0);
ret = pthread_create(&th, NULL, func, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_create error.\n");
exit(-1);
}
printf("輸入一個字符串，以回車結束\n");
while (scanf("%s", buf))
{
// 去比較用戶輸入的是不是end，如果是則退出，如果不是則繼續
if (!strncmp(buf, "end", 3))
{
printf("程序結束\n");
flag = 1;
sem_post(&sem);
//exit(0);
break;
}
// 主線程在收到用戶收入的字符串，並且確認不是end後
// 就去發信號激活子線程來計數。
// 子線程被阻塞，主線程可以激活，這就是線程的同步問題。
// 信號量就可以用來實現這個線程同步
sem_post(&sem);
}
// 回收子線程
printf("等待回收子線程\n");
ret = pthread_join(th, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_join error.\n");
exit(-1);
}
printf("子線程回收成功\n");
sem_destroy(&sem);
return 0;
}
編譯的時候加參數 -pthread
2.線程同步之互斥鎖
1、互斥鎖
(1)互斥鎖又叫互斥量（mutex）
(2)相關函數：
pthread_mutex_init （）；
pthread_mutex_destroy （）；
pthread_mutex_lock（）；
pthread_mutex_unlock（）；
(3)互斥鎖和信號量的關係：可以認爲互斥鎖是一種特殊的信號量
(4)互斥鎖主要用來實現關鍵段保護
2、用互斥鎖來實現上節的代碼
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
char buf[200] = {0};
pthread_mutex_t mutex;
unsigned int flag = 0;
// 子線程程序，作用是統計buf中的字符個數並打印
void *func(void *arg)
{
// 子線程首先應該有個循環
// 循環中阻塞在等待主線程激活的時候，子線程被激活後就去獲取buf中的字符
// 長度，然後打印；完成後再次被阻塞
//while (strncmp(buf, "end", 3) != 0)
sleep(1);
while (flag == 0)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
printf("本次輸入了%d個字符\n", strlen(buf));
memset(buf, 0, sizeof(buf));
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main(void)
{
int ret = -1;
pthread_t th = -1;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
ret = pthread_create(&th, NULL, func, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_create error.\n");
exit(-1);
}
printf("輸入一個字符串，以回車結束\n");
while (1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
scanf("%s", buf);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
// 去比較用戶輸入的是不是end，如果是則退出，如果不是則繼續
if (!strncmp(buf, "end", 3))
{
printf("程序結束\n");
flag = 1;
//exit(0);
break;
}
sleep(1);
// 主線程在收到用戶收入的字符串，並且確認不是end後
// 就去發信號激活子線程來計數。
// 子線程被阻塞，主線程可以激活，這就是線程的同步問題。
// 信號量就可以用來實現這個線程同步
}
// 回收子線程
printf("等待回收子線程\n");
ret = pthread_join(th, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_join error.\n");
exit(-1);
}
printf("子線程回收成功\n");
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0;
}
注意：man 3 pthread_mutex_init時提示找不到函數，說明你沒有安裝pthread相關的man手冊。安裝方法：1、虛擬機上網；2、sudo apt-get install manpages-posix-dev
3.線程同步之條件變量
1、相關函數
pthread_cond_init（）；
pthread_cond_destroy（）；
pthread_cond_wait ();
pthread_cond_signal/pthread_cond_broadcast();
2、使用條件變量來實現上節代碼
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
char buf[200] = {0};
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
unsigned int flag = 0;
// 子線程程序，作用是統計buf中的字符個數並打印
void *func(void *arg)
{
// 子線程首先應該有個循環
// 循環中阻塞在等待主線程激活的時候，子線程被激活後就去獲取buf中的字符
// 長度，然後打印；完成後再次被阻塞
//while (strncmp(buf, "end", 3) != 0)
//sleep(1);
while (flag == 0)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
printf("本次輸入了%d個字符\n", strlen(buf));
memset(buf, 0, sizeof(buf));
pthread_mutex_unlock(&mutex);
//sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main(void)
{
int ret = -1;
pthread_t th = -1;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
pthread_cond_init(&cond, NULL);
ret = pthread_create(&th, NULL, func, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_create error.\n");
exit(-1);
}
printf("輸入一個字符串，以回車結束\n");
while (1)
{
//pthread_mutex_lock(&mutex);
scanf("%s", buf);
pthread_cond_signal(&cond);
//pthread_mutex_unlock(&mutex);
// 去比較用戶輸入的是不是end，如果是則退出，如果不是則繼續
if (!strncmp(buf, "end", 3))
{
printf("程序結束\n");
flag = 1;
//exit(0);
break;
}
//sleep(1);
// 主線程在收到用戶收入的字符串，並且確認不是end後
// 就去發信號激活子線程來計數。
// 子線程被阻塞，主線程可以激活，這就是線程的同步問題。
// 信號量就可以用來實現這個線程同步
}
// 回收子線程
printf("等待回收子線程\n");
ret = pthread_join(th, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_join error.\n");
exit(-1);
}
printf("子線程回收成功\n");
pthread_mutex_destroy(&mutex);
pthread_cond_destroy(&cond);
return 0;
}