linux学习：线程

目录

线程api

创建一条新线程

获取、设置线程的分离属性

获取、设置线程是否继承创建者的调度策略

获取、设置线程的调度策略

[获取、设置线程静态优先级 获取、设置线程动态优先级](#获取、设置线程静态优先级 获取、设置线程动态优先级)

获取、设置线程栈大小、警戒区大小

退出线程

接合指定线程

给指定线程发送一个取消请求

获取、设置线程的取消状态和取消类型

压栈、或弹栈线程的取消处理例程

例子

创建一条线程，他的执行例程，线程退出，并被主线程接合

产生一个包含"分离"状态的属性变量，用此变量产生线程，使该线程退出后不会变成僵尸

取消一条线程，及该线程如何正确地处理该取消请求

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线程api

创建一条新线程

注意

• 线程例程指的是：如果线程创建成功，那么该线程会立即去执行的函数
• POSIX 线程库的所有 API 对返回值的处理原则都是一致的：成功返回 0，失败返 回错误码 errno
• 线程属性如果为 NULL，则会创建一个标准属性的线程，线程的属性非常多

线程属性变量api

以上 API 都是针对线程属性操作的，所谓线程属性是类型为 pthread_attr_t 的 变量，设置一个线程的属性时，通过以上相关的函数接口，将需要的属性添加到该类型 变量里面，再通过 pthread_create( )的第二个参数来创建相应属性的线程

注意

• 定义线程属性变量，并且使用 pthread_attr_init( )初始化。
• 使用 pthread_attr_setXXX( )来设置相关的属性
• 使用该线程属性变量创建相应的线程
• 使用 pthread_attr_destroy( )销毁该线程属性变量

获取、设置线程的分离属性

一条线程如果是可接合的，意味着这条线程在退出时不会自动释放自身资源，而会成为 僵尸线程，同时意味着该线程的退出值可以被其他线程获取。因此，如果不需要某条线程的 退出值的话，那么最好将线程设置为分离状态，以保证该线程不会成为僵尸线程

获取、设置线程是否继承创建者的调度策略

当需要给一个线程设置调度方面的属性时，必须先将线程的 inheritsched 设置为 PTHREAD_EXPLICIT_SCHED

获取、设置线程的调度策略

注意

• 当线程的调度策略为 SCHED_FIFO 时，其静态优先级（static priority）必须设 置为 1-99，这将意味着一旦这种线程处于就绪态时，他能立即抢占任何静态优先级为 0 的 普通线程。采用 SCHED_FIFO 调度策略的线程还遵循以下规则：
  • A) 当他处于就绪态时，就会被放入其所在优先级队列的队尾位置。
  • B) 当被更高优先级的线程抢占后，他会被放入其所在优先级队列的队头位置，当 所有优先级比他高的线程不再运行后，他就恢复运行。
  • C) 当他调用 sched_yield( )后，他会被放入其所在优先级队列的队尾的位置。 总的来讲，一个具有 SCHED_FIFO 调度策略的线程会一直运行直到发送 I/O 请求， 或者被更高优先级线程抢占，或者调用 sched_yield( )主动让出 CPU
• 当线程的调度策略为 SCHED_RR 时，情况跟 SCHED_FIFO 是一样的，区别在于： 每一个 SHCED_RR 策略下的线程都将会被分配一个额度的时间片，当时间片耗光时，他 会被放入其所在优先级队列的队尾的位置。可以用 sched_rr_get_interval( )来获得时间 片的具体数值
• 当线程的调度策略为 SCHED_OTHER 时，其静态优先级（static priority）必须 设置为 0。该调度策略是 Linux 系统调度的默认策略，处于 0 优先级别的这些线程按照所 谓的动态优先级被调度，而动态优先级起始于线程的 nice 值，且每当一个线程已处于就绪 态但被调度器调度无视时，其动态优先级会自动增加一个单位，这样能保证这些线程竞争 CPU 的公平性

获取、设置线程静态优先级 获取、设置线程动态优先级

注意

• 静态优先级是一个定义如下的结构体

  struct sched_param
  {
      int sched_priority;
  };

  可见静态优先级就是一个只有一个整型数据的结构体，这个整型数值介于0到99之间， 0 级线程被称为非实时的普通线程，他们之间的调度凭借所谓的动态优先级来博弈。而 1-99 级线程被称为实时线程，他们之间的调度凭借他们不同级别的静态优先级和不同的调度策略 （如果他们的静态优先级一样的话）来博弈

• 线程的静态优先级（static priority）之所以被称为"静态"，是因为只要你不强行使用相关函数修改他，他不会随着线程的执行而发生改变，静态优先级决定了实时线程的基本调度次序，如果他们的静态优先级一样，那么调度策略再为调度器提供进一步的调度依据

• 线程的动态优先级（dynamic prioriy）是非实时的普通线程独有的概念，之所以 被称为"动态"，是因为它会随着线程的运行，根据线程的表现而发生改变，具体来讲是--- ---如果一条线程是"CPU 消耗型"的，比如视频解码算法，这类线程只要一运行就黏住 CPU 不放，这样的线程的动态优先级会被慢慢地降级，这符合我们的预期，因为这类线程不需要 很高的响应速度，你只要保证一定的执行时间片就可以了。相反，另一类线程被称为"IO 消耗型"，比如编辑器，这类线程绝大部分的时间都在睡眠，调度器发现每次调度他他都毅 然决然地放弃了，将宝贵的 CPU 让给了其他线程，了不起是个大好人，因此会慢慢地提高 他的动态优先级，使得这类线程在同等的非实时普通线程中，有越来越高的响应速度，表现 出更好的交互性能，这也正是我们想要的结果

获取、设置线程栈大小、警戒区大小

注意

• 线程栈是非常重要的资源，用以存放诸如函数形参、局部变量、线程切换现场寄存器数 据等等，一个多线程进程的栈空间，包含了所有线程各自的栈

退出线程

线程跟进程类似，在缺省的状态下退出之后，会变成僵尸线程，并且保留退出值。其他线程可以通过相关 API 接合该线程------使其资源被系统回收，如果愿意的话还可以顺便获取其退出值

接合指定线程

注意

• 如果线程退出时没有退出值，那么 retval 可以指定为 NULL
• pthread_join( )指定的线程如果尚在运行，那么他将会阻塞等待
• pthread_tryjoin_np( )指定的线程如果尚在运行，那么他将会立即出错返回

给指定线程发送一个取消请求

另外，或许在某个时刻不能等某个线程"自然死亡"，而需要勒令其马上结束，此时可 以给线程发送一个取消请求，让其中断执行而退出

而当线程收到一个取消请求时，他将会如何表现取决于两个东西：一是当前的取消状态， 二是当前的取消类型。线程的取消状态很简单------分别是 PTHREAD_CANCEL_ENABLE 和 PTHREAD_CANCEL_DISABLE，前者是缺省的，代表线程可以接受取消请求，后者代 表关闭取消请求，不对其响应。

而在线程接受取消请求的情况下，如何停下来又取决于两种不同的响应取消请求的策略 ------延时响应和立即响应，当采取延时策略时，线程并不会立即退出，而是要遇到所谓的"取 消点"之后，才退出。而"取消点"，指的是一系列指定的函数。

获取、设置线程的取消状态和取消类型

压栈、或弹栈线程的取消处理例程

由于线程任何时刻都有可能持有诸如互斥锁、信号量等资源，一旦被取消很有可能导致别的线程出现死锁，因此如果一条线程的确可能被取消，那么在被取消之前必须使用以下 API 来为将来可能出现的取消请求注册"处理例程"，让这些例程自动释放持有的资源

例子

创建一条线程，他的执行例程，线程退出，并被主线程接合

1 #include <stdio.h>
2 #include <pthread.h>
3 // 线程函数
4 void *routine(void *arg)
5 {
6     char *s = (char *)arg; // 将创建线程传进来的参数转换为其原本类型
7     printf("argument: %s", s);
8
9     sleep(1); // 睡眠 1 秒钟后退出
10    pthread_exit("Bye-Bye!\n");// 退出传出的值
11 }
12
13 int main(int argc, char **argv)
14 {
15     // 创建线程，指定其执行例程为 routine( )并将字符串传递给他
16     pthread_t tid;
17     pthread_create(&tid, NULL, routine, (void *)"testing string\n");
18
19     // 阻塞等待指定线程退出，并获取其退出值
20     void *p;
21     pthread_join(tid, &p);
22     // 打印其退出值
23     printf("exit value: %s", (char *)p);
24
25     return 0;
26 }

产生一个包含"分离"状态的属性变量，用此变量产生线程，使该线程退出后不会变成僵尸

1 #include <stdio.h>
2 #include <pthread.h>
3 // 线程函数
4 void *routine(void *arg)
5 {
6     pthread_exit(NULL); // 由于已分离，该线程退出后会自动释放资源
7 }
8
9 int main(int argc, char **argv)
10 {
11     // 初始化一个属性变量，并将分离属性加入该变量
12     pthread_attr_t attr;// 创建一个属性变量
13     pthread_attr_init(&attr);// 初始化线程属性变量 attr
14     pthread_attr_setdetachstate(&attr, 
15                PTHREAD_CREATE_DETACHED);// 赋值给属性变量
16
17     // 用该属性变量产生一条新线程
18     pthread_t tid;
19     pthread_create(&tid, &attr, routine, NULL);
20
21     // 主线程暂停，否则 return 语句会导致整个进程退出
22     pause();
23     return 0;
24 }

取消一条线程，及该线程如何正确地处理该取消请求

1 #include <stdio.h>
2 #include <pthread.h>
3
4 pthread_mutex_t m;// 声明了一个互斥锁 m
5 // 线程退出的时候会触发的解锁互斥锁函数
6 void handler(void *arg)
7 {
8     pthread_mutex_unlock(&m); // 解锁
9 }
10 // 线程函数
11 void *routine(void *arg)
12 {
13     // 加锁前，将 handler函数压入线程取消处理例程的栈中，以防中途被取消
14     pthread_cleanup_push(handler, NULL);
15     pthread_mutex_lock(&m);//上锁
16
17     printf("[%u][%s]: abtained the mutex.\n", 
18                 (unsigned)pthread_self(), 
19                               __FUNCTION__);
20     sleep(10); // 在此线程睡眠期间如果收到取消请求，handler 将被执行
21
22     
23     pthread_mutex_unlock(&m);// 解锁
24     pthread_cleanup_pop(0);// 将 handler函数从栈中弹出，但不执行它
25
26     pthread_exit(NULL);// 退出
27 }
28
29 int main(int argc, char **argv)
30 {
31     pthread_mutex_init(&m, NULL);// 初始化了互斥锁 m
32
33     pthread_t tid;// 新线程
34     pthread_create(&tid, NULL, routine, NULL);// 线程执行函数
35
36     // 等待 1 秒钟之后，向子线程发送一个取消请求
37     sleep(1);
38     pthread_cancel(tid);
39
40     // 此时子线程虽被取消了，但被 handler 自动释放，因此主线程可加锁
41     pthread_mutex_lock(&m);
42     printf("[%u][%s]: abtained the mutex.\n", 
43             (unsigned)pthread_self(), 
44             __FUNCTION__);
45     pthread_mutex_unlock(&m);// 解锁

46
47     return 0;
48 }