文章目录线程一、线程的相关定义二、线程的创建三、进程和线程的区别四、线程的调度五、线程的消亡六、线程相关的函数接口6.1 创建线程6.2 线程的非分离属性6.3 线程退出及资源回收七、线程的同步和互斥7.1 线程间通信7.2 线程间互斥机制7.3 线程间同步机制八、死锁线程一、线程的相关定义线程是一个轻量级的进程用来实现多任务并发。线程是操作系统任务调度的最小单位。进程是操作系统资源分配的最小单位。主线程创建线程的进程。次线程由进程创建出来的线程。二、线程的创建线程由所在的进程创建线程一定是属于某个进程的。线程创建时所在进程为其分配独立的栈区空间默认8M线程共用进程的堆区、数据区、文本区、内核区。三、进程和线程的区别进程线程概念操作系统资源分配的最小单位CPU任务调度的最小单位效率进程要为进程分配4G的虚拟内存空间线程的创建要比进程创建要块只需要分配栈区空间即可内存消耗大4G消耗小仅需独立的8M栈区空间其余的与进程共享并发量相同资源环境下并发量少并发量多安全性进程间空间独立安全性高除栈区外其余空间共用安全性低通信进程间不能直接通信需要使用IPC机制通信线程可以直接通信例如全局变量、全局队列等四、线程的调度宏观并行、微观串行调度方式与进程相同五、线程的消亡线程退出回收线程的资源空间具体函数接口在后面讲解。六、线程相关的函数接口6.1 创建线程pthread_create函数原型#includepthread.hintpthread_create(pthread_t*thread,constpthread_attr_t*attr,void*(*start_routine)(void*),void*arg);功能创建并启动一个线程。参数thread保存线程ID的变量地址attr设置线程属性的变量地址NULL按照默认属性创建start_routine函数指针指向线程执行的任务函数的指针线程任务函数arg传递给线程任务函数的参数。返回值成功返回0失败返回错误码!0。获取ID号pthread_self() //获取当前线程ID号注意使用线程相关接口时需要编译和链接线程库-pthread/-lpthread创建线程的主线程不能先于此线程结束6.2 线程的非分离属性线程的分离属性不需要被其他线程回收的线程称之为具有分离属性的线程将来执行结束由操作系统回收。设置tid对应的线程为分离属性的线程。pthread_detach(tid);使用场景:其他线程没有机会回收该线程时可以将该线程设置成分离属性。线程的非分离属性可以被其他线程结束和回收的线程称为具有非分离属性的线程。因此具有非分离属性的线程结束后必须要被其他线程回收。线程默认属性非分离属性6.3 线程退出及资源回收线程执行结束return线程所在进程结束pthread_exit退出线程。pthread_exit函数原型#includepthread.hvoidpthread_exit(void*retval);pthread_join函数原型#includepthread.hintpthread_join(pthread_tthread,void**retval);功能阻塞回收线程资源空间和状态。参数thread要回收的线程的线程ID。retval保存线程退出状态变量的地址NULL表示不接受状态。返回值成功返回0失败返回!0。七、线程的同步和互斥7.1 线程间通信位于数据区的全局变量、堆区申请的空间队列、pthread_create传参、条件变量。多线程访问临界资源时存在资源竞争问题。临界资源多个线程可以同时访问的区域文件、数据库、内存中的全局变量等。资源竞争多个线程同时想对一块内存进行访问。临界区访问临界资源的这段代码称为临界区。解决方法互斥机制。7.2 线程间互斥机制互斥机制让多个线程访问临界资源时具有排他性访问特性。互斥机制的实现互斥锁。1. 创建一个互斥锁对象pthread_mutex_t2. 初始化互斥锁pthread_mutex_init();3. 加锁pthread_mutex_lock();4. 解锁pthread_mutex_unlock();5. 销毁互斥锁pthread_mutex_destroy()在linux系统终端中安装互斥锁的库指令sudo apt-get install manpages-posix manpages-posix-devpthread_mutex_init/pthread_mutex_destroy函数原型#includepthread.hintpthread_mutex_init(pthread_mutex_t*restrict mutex,constpthread_mutexattr_t*restrict attr);intpthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex);功能初始化/销毁一个锁。参数mutex要初始化/销毁的锁对象的地址attr锁属性的首地址NULL默认属性。返回值成功返回0失败indicate the error.pthread_mutex_lock/pthread_mutex_unlock函数原型#includepthread.hintpthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex);intpthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);功能上锁/解锁。参数mutex锁地址。其他锁读写锁读共享写独占。自旋锁申请不到锁时一直占用CPU。7.3 线程间同步机制线程间同步让多个线程执行任务时具有一定先后顺序。信号量资源数1. 创建信号量对象sem_t2. 初始化信号量sen_init()3. 申请信号量P操作sem_wait()4. 释放信号量V操作sem_post()5. 销毁信号量sem_destroy()sem_init函数原型#includesemaphore.hintsem_init(sem_t*sem,intpshared,unsignedintvalue);功能初始化一个信号量。参数sem信号量对象地址pshared0线程间共享使用!0进程间共享使用value信号量初始值。返回值成功返回0失败返回!0。sem_wait函数原型#includesemaphore.hintsem_wait(sem_t*sem);功能申请一个信号量。参数sem信号量对象地址。返回值成功返回0失败返回!0。sem_post函数原型#includesemaphore.hintsem_post(sem_t*sem);功能释放一个信号量。参数sem信号量对象地址。返回值成功返回0失败返回!0。八、死锁死锁指的是在多线程环境中每个执行流线程都有未释放的资源且互相请求对方未释放资源从而导致陷入永久等待状态的情况。现象现象1忘记释放锁现象2重复加锁现象3多线程多锁抢占锁资源不当如线程A获取了1锁线程B获取了2锁同时线程A还想获取2锁线程B还想获取1锁产生死锁的四个必要条件互斥条件一个资源同一时刻只能被一个任务占用一个执行流获取锁后其它执行流不能再获取该锁。请求与保持条件已经拿着一部分资源不释放同时又去申请新的资源执行流本身使用着一把锁并不释放还在请求别的锁。不剥夺条件资源只能由持有者主动释放系统/其他任务不能强行抢过来A执行流拿着锁其它执行流不能释放。循环等待条件若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系多个执行流拿着对方想要的锁并且各执行流还去请求对方的锁。四条全中 死锁破掉任意一条 解除解决方法锁一定要成对出现使线程的加解锁顺序一致破坏环路等待条件使用非阻塞锁一旦线程发现请求的锁被使用就去释放自己拥有的资源intpthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t*mutex);intsem_trywait(sem_t*sem);