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linux应用软件编程：线程

news 2025/8/19 6:12:02

一、线程的概念

1.定义

线程是由某个进程的创建。<线程是操作系统任务分配的最小单位。>

2.线程的创建

进程创建线程时，会为其分配独立的“栈区空间（默认8M）”。线程和所在进程，以及进程中的其他线程，共用进程的堆区、数据区、文本去。

3.线程的调度

宏观并行，微观串行。

4.线程的消亡

线程的退出

回收线程的资源空间

5.进程和线程的区别

	进程	线程
定义	进程是操作系统资源分配的最小单位	线程是操作系统任务调度的最小单位
资源消耗	资源消耗大，每次创建	资源开销小，只需要所在进程为其开辟8M的栈区空间
效率角度	由操作系统所创建，创建时耗时比线程大，跨进程调度比跨线程调度慢	由所在进程创建
通信角度	进程间不能直接通信，需要使用进程间通信机制（IPC机制）	通信简单，可以使用线程共享的区域进行通信（比如全局变量）
安全性角度	进程安全性比线程高，各进程空间独立	线程没有进程安全性好，一个线程异常可能影响同一进程中的所有线程。

二、实现线程间编程

（一）线程编程的步骤

1.线程的创建

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);

功能：创建一个新的线程

参数：
thread ：保存线程ID的变量地址
attr：线程属性的对象地址
NULL ：按照默认属性创建
start_routine：函数的指针：指向线程启动后要执行的任务（线程任务函数）
arg：为线程任务函数传递的参数
返回值：
成功：0
失败：非0

2.线程的调度

由操作系统调度

3.线程消亡：
1. 线程退出：
1）在线程任务函数中使用return结束线程
2）pthread_exit(NULL)退出线程;
2. 线程回收：pthread_join(tid, NULL);

void pthread_exit(void *retval);

功能：退出一个线程任务
参数：
retval：向回收的线程传递的参数的地址
NULL：表示不传递参数

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

功能：阻塞等待回收线程资源空间
参数：
thread：要回收的线程ID
retval：用来保存线程退出时传递的参数
NULL：不接收传递的参数
返回值：
成功：0
失败：-1

（二）线程回收的策略

1. 分离属性的线程：不需要回收，由操作系统回收。（没有空闲的线程可帮忙回收时）
2. 非分离属性的线程：pthread_join()阻塞回收

线程属性：

1. 分离属性：不需要被其他线程回收的线程称为分离属性得到线程，将来会被操作系统所回收
int pthread_detach(pthread_t thread);
功能：将线程设置成分离属性的线程
2. 非分离属性：可以被其他线程回收或者结束的线程，称为非分离属性的线程
（默认属性：非分离属性）

三、线程间通信——使用全局变量通信

临界资源：多个线程可以同时访问的资源称为临界资源：比如，全局变量、共享内存区域等

多个线程在访问临界资源时，存在资源竞争问题。

1.解决资源竞争问题——采用互斥机制

互斥机制：多个线程访问临界资源时，具有排他性访问的机制（一次只允许一个线程对该临界资源进行访问）。

2.实现步骤

1. 创建互斥锁：pthread_mutex_t
2. 初始化互斥锁：pthread_mutex_init（）；

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

功能：初始化互斥锁
参数：
mutex：锁对象地址
attr：锁的属性（NULL：默认属性）
返回值：
成功：0
失败：-1
3. 加锁：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
4. 解锁：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
5. 销毁锁：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

3.实现过程及示例

四、线程间的同步通信

（一）概念

1.定义：

线程间同步机制：让多个线程在执行某个任务时，具有先后顺序的执行。

2.实现途径

通过信号量，实现线程间同步。

（二）操作步骤

1. 定义信号量对象：sem_t
2. 初始化信号量： sem_init();

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

功能：初始化信号量
参数：
sem：要初始化的信号量对象地址
pshared：
0 ：线程间共享
非0 ：进程间共享
value：信号量的初始值（初始资源数）
返回值：
成功：0
失败：-1
3.申请信号量： P操作：int sem_wait(sem_t *sem);
释放信号量：V操作：int sem_post(sem_t *sem);
PV操作
4. 销毁信号量：int sem_destroy(sem_t *sem);