多线程是多任务处理的一种特殊形式，多任务处理允许让电脑同时运行两个或两个以上的程序。一般情况下，两种类型的多任务处理：基于进程和基于线程。

  • 基于进程的多任务处理是程序的并发执行。
  • 基于线程的多任务处理是同一程序的片段的并发执行。

1. POSIX

POSIX Threads 或 Pthreads 提供的 API 可在多种类 Unix POSIX 系统上可用，比如 FreeBSD、NetBSD、GNU/Linux、Mac OS X 和 Solaris。

  • 创建线程

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    #include "pthread.h"

    // 函数原型
    int pthread_create(pthread_t *th, const pthread_attr_t *attr, void *(* func)(void *), void *arg);

    pthread_create创建一个新的线程，并让它可执行。

    • 返回值：成功创建为0；

    • 参数：

      • th：指向线程标识符的指针；
      • attr：用于设置线程属性，可以使用默认值NULL;
      • func：线程运行函数起始地址，一旦线程被创建就会执行；
      • arg：运行函数的参数，它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数，则使用 NULL。

  • 终止线程

    如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法：

    1. 从线程函数return。这种方法对主线程不适用，从main函数return相当于调用 exit 。
    2. 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
    3. 线程可以调用pthread_exit终止自己。

    使用下面的程序，我们可以用它来终止一个 POSIX 线程：

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    // 函数原型
    void pthread_exit(void *res);

    res是void *类型，和线程函数返回值的用法一样，其它线程可以调用pthread_join获得这个指针。

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    int pthread_join(pthread_t t, void **res);

    调用该函数的线程将挂起等待，直到id为t的线程终止。t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，总结如下：

    1. 如果t线程通过return返回， res所指向的单元里存放的是 t线程函数的返回值。
    2. 如果t线程被别的线程调用pthread_cancel异常终止掉， res 所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。
    3. 如果t线程是自己调用pthread_exit终止的，res所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。

  • 创建与退出线程示例

    • 代码示例1

      输出：

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      main thread: pid 26709 tid 3731060480 (0xde637700)
      new thread:  pid 26709 tid 3722659584 (0xdde34700)

    • 代码示例2

      输出：

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      thread 1 returning
      thread 1 exit code 1
      thread 2 exiting
      thread 2 exit code 2
      thread 3 writing
      thread 3 writing
      thread 3 writing
      thread 3 exit code -1

  • 向线程传递参数

    向线程传递参数时，涉及数据类型转化，记得进行转化。

  • 线程同步

    线程的最大特点是资源的共享性，但资源共享中的同步问题是多线程编程的难点。linux下提供了多种方式来处理线程同步，最常用的是互斥锁、条件变量和信号量。

    代码示例

    • 互斥锁（mutex）

      通过锁机制实现线程间的同步。同一时刻只允许一个线程执行一个关键部分的代码。

      互斥锁是通过锁的机制来实现线程间的同步问题。互斥锁的基本流程为：

      • 定义，初始化一个互斥锁

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        pthread_mutex_t mutex;	//声明
        int a = pthread_mutex_init(&counter_mutex, NULL);	//初始化

      • 加锁：pthread_mutex_lock()函数或

      • pthread_mutex_trylock()函数

      • 对共享资源的操作

      • 解锁：pthread_mutex_unlock()函数

      • 注销互斥锁：pthread_mutex_destory()函数

    • 条件变量（condition Variable）

      • 定义、初始化

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        pthread_cond_t cond;
        int res = pthread_cond_init(&cond, NULL);

      • 等待条件变量

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        int res = pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

        参数说明：cond 条件变量地址，mutex互斥锁地址，表示锁等待在条件变量上.

      • 唤醒等待条件变量上的线程

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        int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);               //唤醒等待该条件变量上的某个线程
        int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);         //唤醒等待该条件变量上的所有线程

      • 销毁条件变量：

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        int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

    • 信号量（Semaphore）

      这里先不介绍….

  • 未完待续