线程---中

多线程编程

模块一：线程的基本概念
- 线程的概念
进程是在进程地址空间运行的执行流

2.线程与进程的区别

• 线程是系统分配资源的实体，是系统分配资源的基本单位；线程是基本单位；
• 在linux下，没有真正意义上的线程，只有进程；
• 线程是在进程地址空间内运行的执行流；
• 线程id（用函数pthread_self()得到）
• 上下文信息，包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针
• 栈空间
• error变量
• 信号屏蔽字

• 调度优先级

  3.vfork函数创建子进程的特点（两点）：

• vfork函数创建新进程，而该新进程的目的是exec一个新程序，它不会将父进程的地址空间拷贝给子进程，在该新进程调用exit或exec之前，它在父进程的地址空间类运行

• vfork创建的子进程保证子进程先运行，父进程再运行

4.线程库函数是由POSIX标准定义，成为POSIX thread或pthread，在linux上线程函数位于libpthread共享库中，因此在编译时要加上-lpthread

模块二：线程的控制
线程的控制包括线程的创建、等待和终止
一、线程的创建
函数：

• 参数一pthread_t * pthread:是一个输入型参数，先定义一个pthread_t id,将&id传入
• 参数二const pthread_attr_t *arr:arr是一个结构体指针，用来设置新线程的属性，一般为NULL（默认其原有属性)
• 参数三void* (start routine)(void):它是一个函数指针，执行进程分配的函数
  返回值：成功返回0，失败返回出错码（因为是错误码而不是错误信息，所以不能用perror函数）

二、线程等待
函数：

• pthread_t thread:线程id
• void** retval:该参数是一个void**型的变量，是一个地址变量，表示pthead-run函数的返回值的地址，若不关心可以设置为NULL，若想输出pthread_run函数的退出码，则定义一个变量void* ret,该参数为&ret,是一个输出型参数，打印退出码即（int）ret；
  返回值：成功返回0，失败返回错误码

调用pthread_join得到pthread_run的返回值，得到子进程的退出状态

thread线程以不同的方法终止，通过pthread_join得到的终止状态是不同的，如下：

1. pthread线程通过return返回，value_ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值，例return((void*)123)
2. 如果thread线程是被别的线程调用pthread_cancel异常取消掉，value_ptr所指向单元里存放的是常数PTHRAD_CANCELED（这是一个宏，（void*）-1）

3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的，value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数，如果对thread线程的终止状态不感兴趣，可以传NULL给value_ptr参数，例如：pthread_exit((void*)123);

   进程的取消
   函数：
   
   尽量不要让线程自己取消自己

将错误码转换为错误信息
函数：

参数errnum:表示错误码
代码验证

部分错误码显示

验证线程pthread的三种退出方式的退出码

模块三：有关分离线程

1.线程的属性
线程是可分离和可结合的

• 一般我们在创建线程时，默认线程属性是可结合的，每个可结合的线程都需要调用pthread_join显示回收，否则会造成内存泄漏；
• 线程的属性可以设置为可分离的，不需要pthread_join显示回收，操作系统自动回收，该线程不能被其他线程杀死（在该线程调用pthread_detach函数设置为可分离的以后，不能在主线程中对该线程pthread_join,否则会出错）
• 如果一个可结合的线程结束运行但没有被pthread_join，则该线程的状态类似于进程的僵死状态

函数：

由于调用pthread_join后（等待子线程运行完毕），如果该线程没有结束，调用者会被阻塞。有些时候主线程并不希望调用pthread_join而阻塞，还要处理之后到来的请求，可在子线程调用pthread_detach(pthread_self())函数取消该线程或则在主线程中调用pthread_detach(id),取消该线程

模块四：线程的互斥与同步

由于线程间共享进程的资源，并且没有任何的保护机制，所以线程在访问临界资源时，由于没有任何的保护机制，所以可能线程在访问临街资源时发生发生线程间的切换，导致出错
例如：在对进程内的一个全局变量++，对于操作系统看来，这个算式共分为三步：

1. 将全局变量从存储器读到CPU中
2. 对全局变量做++

3. 将数据写回到存储器

   在这个过程中，各个线程有可能在任意时刻发生切换，发生错误
   如下，都全局变量gcount累加50000次
   
   结果图：
   

与我们猜想不同的原因：可能在这过程每次A线程执行完一次或多次累加才执行线程B的累加
为了增加出错率，我们要增加进程的切换，什么情况下最容易产生线程的切换？
当执行流由内核态返回到用户态时容产生进程的切换
内核态：执行操作系统的代码
用户态：执行用户自己的代码

并且我们再定义一个全局变量，将 gcount赋值给它，让累加一次不再是三步而是多步，增加切换的几率
验证代码如下：

结果图：

不是100000次，验证了我们的想法

接下来，我们引入互斥锁的概念来解决这个问题

三个函数分别是“加锁”“尝试加锁”“解锁”
使用如下图：


结果图：

当我们多创建几个线程，则交互次数多，发生错误的几率也就越大，如下：

结果图：