Linux 多线程编程(不限Linux)
作者:网络转载 发布时间:[ 2016/7/12 13:47:29 ] 推荐标签:操作系统 线程
这样完成了1)、2)、3)这三点要求。编译执行得如下结果:
netsky@ubuntu:~/workspace/pthead_test$ gcc -lpthread test.c
如果程序中使用到了pthread库中的函数,除了要#include,在编译的时候还有加上-lpthread 选项。
netsky@ubuntu:~/workspace/pthead_test$ ./a.out
enter main
enter thread2
this is thread2, g_Flag: 0, thread id is 3079588720
this is thread1, g_Flag: 2, thread id is 3079588720
leave thread2
leave main
enter thread1
this is thread1, g_Flag: 2, thread id is 3071196016
this is thread1, g_Flag: 1, thread id is 3071196016
leave thread1
但是运行结果不一定是上面的,还有可能是:
netsky@ubuntu:~/workspace/pthead_test$ ./a.out
enter main
leave main
enter thread1
this is thread1, g_Flag: 0, thread id is 3069176688
this is thread1, g_Flag: 1, thread id is 3069176688
leave thread1
或者是:
netsky@ubuntu:~/workspace/pthead_test$ ./a.out
enter main
leave main
等等。这也很好理解因为,这取决于主线程main函数何时终止,线程thread1、thread2是否能够来得急执行它们的函数。这也是多线程编程时要注意的问题,因为有可能一个线程会影响到整个进程中的所有其它线程!如果我们在main函数退出前,sleep()一段时间,可以保证thread1、thread2来得及执行。
Attention:大家肯定已经注意到了,我们在线程函数thread1()、thread2()执行完之前都调用了pthread_exit。如果我是调用exit()又或者是return会怎样呢?自己动手试试吧!
pthread_exit()用于线程退出,可以指定返回值,以便其他线程通过pthread_join()函数获取该线程的返回值。
return是函数返回,只有线程函数return,线程才会退出。
exit是进程退出,如果在线程函数中调用exit,进程中的所有函数都会退出!
“4) 线程序1需要在线程2退出后才能退出”第4点也很容易解决,直接在thread1的函数退出之前调用pthread_joinOK了。
4、线程之间的互斥
上面的代码似乎很好的解决了问题的前面4点要求,其实不然!!!因为g_Flag是一个全局变量,线程thread1和thread2可以同时对它进行操作,需要对它进行加锁保护,thread1和thread2要互斥访问才行。下面我们介绍如何加锁保护——互斥锁。
互斥锁:
使用互斥锁(互斥)可以使线程按顺序执行。通常,互斥锁通过确保一次只有一个线程执行代码的临界段来同步多个线程。互斥锁还可以保护单线程代码。
互斥锁的相关操作函数如下:
#include int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mptr);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mptr);
//Both return: 0 if OK, positive Exxx value on error
在对临界资源进行操作之前需要pthread_mutex_lock先加锁,操作完之后pthread_mutex_unlock再解锁。而且在这之前需要声明一个pthread_mutex_t类型的变量,用作前面两个函数的参数。具体代码见第5节。
5、线程之间的同步
第5点——主线程在检测到g_Flag从1变为2,或者从2变为1的时候退出。需要用到线程同步技术!线程同步需要条件变量。
条件变量:
使用条件变量可以以原子方式阻塞线程,直到某个特定条件为真为止。条件变量始终与互斥锁一起使用。对条件的测试是在互斥锁(互斥)的保护下进行的。
如果条件为假,线程通常会基于条件变量阻塞,并以原子方式释放等待条件变化的互斥锁。如果另一个线程更改了条件,该线程可能会向相关的条件变量发出信号,从而使一个或多个等待的线程执行以下操作:
唤醒
再次获取互斥锁
重新评估条件
在以下情况下,条件变量可用于在进程之间同步线程:
线程是在可以写入的内存中分配的
内存由协作进程共享
“使用条件变量可以以原子方式阻塞线程,直到某个特定条件为真为止。”即可用到第5点,主线程main函数阻塞于等待g_Flag从1变为2,或者从2变为1。条件变量的相关函数如下:
#include int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cptr);
//Both return: 0 if OK, positive Exxx value on error
pthread_cond_wait用于等待某个特定的条件为真,pthread_cond_signal用于通知阻塞的线程某个特定的条件为真了。在调用者两个函数之前需要声明一个pthread_cond_t类型的变量,用于这两个函数的参数。
为什么条件变量始终与互斥锁一起使用,对条件的测试是在互斥锁(互斥)的保护下进行的呢?因为“某个特性条件”通常是在多个线程之间共享的某个变量。互斥锁允许这个变量可以在不同的线程中设置和检测。
通常,pthread_cond_wait只是唤醒等待某个条件变量的一个线程。如果需要唤醒所有等待某个条件变量的线程,需要调用:
int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t * cptr);
默认情况下面,阻塞的线程会一直等待,知道某个条件变量为真。如果想设置大的阻塞时间可以调用:
int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t * cptr, pthread_mutex_t *mptr, const struct timespec *abstime);
如果时间到了,条件变量还没有为真,仍然返回,返回值为ETIME。
6、试题终代码
通过前面的介绍,我们可以轻松的写出代码了,如下所示:
/*
是否熟悉POSIX多线程编程技术?如熟悉,编写程序完成如下功能:
1)有一int型全局变量g_Flag初始值为0;
2)在主线称中起动线程1,打印“this is thread1”,并将g_Flag设置为1
3)在主线称中启动线程2,打印“this is thread2”,并将g_Flag设置为2
4)线程序1需要在线程2退出后才能退出
5)主线程在检测到g_Flag从1变为2,或者从2变为1的时候退出
*/
#include
#include
#include
#include
#includetypedef void* (*fun)(void*);
int g_Flag=0;
static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
void* thread1(void*);
void* thread2(void*);
/*
* when program is started, a single thread is created, called the initial thread or main thread.
* Additional threads are created by pthread_create.
* So we just need to create two thread in main().
*/
int main(int argc, char** argv)
{
printf("enter mainn");
pthread_t tid1, tid2;
int rc1=0, rc2=0;
rc2 = pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
if(rc2 != 0)
printf("%s: %dn",__func__, strerror(rc2));
rc1 = pthread_create(&tid1, NULL, thread1, &tid2);
if(rc1 != 0)
printf("%s: %dn",__func__, strerror(rc1));
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
printf("leave mainn");
exit(0);
}
/*
* thread1() will be execute by thread1, after pthread_create()
* it will set g_Flag = 1;
*/
void* thread1(void* arg)
{
printf("enter thread1n");
printf("this is thread1, g_Flag: %d, thread id is %un",g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(g_Flag == 2)
pthread_cond_signal(&cond);
g_Flag = 1;
printf("this is thread1, g_Flag: %d, thread id is %un",g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_join(*(pthread_t*)arg, NULL);
printf("leave thread1n");
pthread_exit(0);
}
/*
* thread2() will be execute by thread2, after pthread_create()
* it will set g_Flag = 2;
*/
void* thread2(void* arg)
{
printf("enter thread2n");
printf("this is thread2, g_Flag: %d, thread id is %un",g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(g_Flag == 1)
pthread_cond_signal(&cond);
g_Flag = 2;
printf("this is thread2, g_Flag: %d, thread id is %un",g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
pthread_mutex_unlock(&mutex);
printf("leave thread2n");
pthread_exit(0);
}
编译运行可以得到符合要求的结果!
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