线程控制－－１

一、进程与线程的1.1 引子进程是房子线程是房子里的人进程之间是独立的、解耦的不同房子线程属于同一个房子共享房子里的资源1.2 共享 vs 独占线程独占的数据不是绝对独占只是当前分配给你线程ID用户态标识——重要一组寄存器线程的上下文数据——最重要栈——最重要errno信号屏蔽字调度优先级线程共享的数据堆区、共享区文件描述符表每种信号的处理方式SIG_IGN、SIG_DFL或自定义handler当前工作目录用户ID和组ID核心理解线程的独占数据本质是执行流需要的私有上下文其他所有资源都是进程级的被所有线程共享。二、POSIX线程库pthread2.1 什么是pthread库与线程有关的函数构成一个完整系列绝大多数以pthread_开头使用时要引入头文件pthread.h链接时要加-lpthread选项gcc program.c -o program -lpthread2. 用户级线程的实质Linux 下的线程之所以叫用户级线程是因为我们用用户态的pthread.so来完成线程的管理工作内核只提供轻量级进程LWPpthread库在用户态对这些 LWP 进行封装和管理我们操作的是库提供的线程句柄不是内核直接暴露的 LWP三、线程创建pthread_createint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg);参数详解参数作用说明thread返回线程ID输出型参数不是 LWP而是库维护的地址对 LWP 的封装attr线程属性一般设 NULL用默认属性start_routine线程入口函数新线程要执行的函数回调函数arg传给入口函数的参数会传递给start_routine返回值成功返回 0失败返回错误码不是设置 errno理解线程IDpthread_t不是 LWP 号而是一个地址——指向pthread库内部维护的线程控制块TCB的指针。LWP 是内核看到的不需要暴露给用户。四、线程退出4.1 三种退出方式方式调用者特点return线程函数正常返回返回值是退出信息pthread_exit()线程内部主动终止自己可带退出信息pthread_cancel()其他线程取消指定线程线程异常退出时需要考虑退出信号之类的吗不用因为线程异常退出进程也就会异常 退出那我们也要拿到错误信号啊那就是进程的父进程的事情了与线程无关4.2 pthread_exit退出void pthread_exit(void *value_ptr);value_ptr线程的返回值退出信息注意需要注意,pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是⽤malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。应指向全局变量或malloc分配的内存或者自己写一个字面值作为返回信息4.3 pthread_cancelint pthread_cancel(pthread_t thread);一个线程可以取消另一个线程thread就是你要取消的目标线程的适合主线程取消其他线程4.4 一个重要区别exit()终止整个进程任何线程调用都会导致所有线程退出pthread_exit()只终止当前线程五、线程等待pthread_joinint pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);为什么需要等待主线程结束意味着进程结束所有线程会被强制终止如果不等待新线程可能没执行完就结束了类似进程的wait不等待会造成类似注意是类似僵尸的问题虽然查不到但存在调⽤该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终⽌。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总结如下:1. 如果thread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。 2. 如果thread线程被别的线程调⽤pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元 ⾥存放的是常数PTHREAD_ CANCELED。 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。 4. 如果对thread线程的终⽌状态不感兴趣,可以传NULL给value_ ptr参数。参数thread要等待的线程IDvalue_ptr获取线程的返回值二级指针阻塞等待pthread_join是阻塞的等待成功后自动解决新线程的“僵尸”问题释放库内资源六、线程ID获取pthread_selfpthread_t pthread_self(void);线程调用获取自己的线程ID。可以配合pthread_joinpthread_self(void)来自我取消七、线程传参与返回值底层原理1 引子// 新线程 void* thread_routine(void* args) { return (void*)10; // 返回一个整数 } // 主线程 void *ret; pthread_join(tid, ret); printf(线程返回值: %ld\n, (long)ret); // 输出 102 返回值传递的底层机制关键问题新线程如何把自己的返回值交给主线程主线程如何通过pthread_join获得答案就在pthread库内部程序启动时会加载映射对应的库如pthread.so库内部维护线程控制块TCB——描述线程的结构体线程ID的本质pthread_t就是这个结构体在库中的虚拟地址线程退出时返回值被写入tcb-retvalpthread_join时传入线程ID即 TCB 地址从 TCB 中取出retval通过二级指针参数输出给调用者// pthread_join 简化逻辑 int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr) { struct pthread_tcb *tcb (struct pthread_tcb*)thread; // 等待线程结束... if (value_ptr ! NULL) *value_ptr tcb-retval; // 把返回值传给用户 return 0; }3 为什么线程ID是地址内核不关心用户态的线程标识pthread库自己管理线程对象用地址作为 ID可以直接定位到 TCB高效访问八、堆空间与线程的“拥有”关系原则上堆区间也是共享的注意是原则上因为我们声明了一个全局变量但是只是在线程内部初始化他那么这个变量就是该线程所拥有的因为只有该线程知道这部分堆空间起始虚拟地址理解堆空间本身是进程共享的所有线程都能访问但如果你在线程内new或malloc了一块内存并把地址存在该线程私有的栈变量中其他线程不知道这个地址就无法访问所以从效果上看这块堆内存被这个线程“独占”了void* thread_routine(void* args) { int *data new int(10); // data 是栈上的局部变量存着堆地址 // 其他线程不知道 data 的值就无法访问这块堆内存 return nullptr; }这体现了共享是能力独占是使用方式。九、线程库的核心思想总结层面内容内核层轻量级进程LWP用task_struct模拟线程库层pthread.so封装 LWP提供线程管理接口用户层操作pthread_t句柄通过库函数管理线程线程ID是地址——指向库内 TCB通过它pthread_join能找到线程的控制块从中取出返回值释放线程资源这就是为什么说 Linux 线程是用户级线程——管理逻辑在用户态库中实现内核只提供轻量级进程作为底层支撑。