Linux--线程的分离、线程库的地址关系的理解、线程的简单封装（二）

线程系列：
线程的认识：讲解线程的概念和线程的基本控制

线程的分离

线程分离是指将一个线程从主线程中分离出来，使其能够独立运行。当一个线程被设置为分离状态时，它结束时系统会自动回收其资源，而不需要其他线程使用pthread_join()函数来等待其结束并手动回收资源。

设置线程分离的方法 ：

使用pthread_detach()函数：在线程创建后，可以通过调用pthread_detach()函数来将线程设置为分离状态。这个函数是非阻塞式的，即调用后不会阻塞当前线程的执行。

在创建线程时设置分离属性：另一种方法是在创建线程时，通过pthread_create()函数的第二个参数（线程属性）来设置线程为分离状态。这种方法在创建线程时即指定了其分离属性，效率相对较高。

cpp 复制代码

void* threadrun(void* args)
{
    string name = static_cast<const char *>(args);

    while(true)
    {
        sleep(1);
        cout<<"this is new thread:"<<name<<endl;
    }
}
int main()
{
	pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, (void *)"thread 1");
    cout << "main thread wait block" << std::endl;
    pthread_join(tid, nullptr);
    cout << "main thread wait return"<<endl;
}

使用分离函数后：

再加个有限时间的循环看看：

对线程分离理解 ：虽然新线程与主线程已经分离了，但它们仍然是同一进程中的执行流，如果程序使用时出现异常时（新线程或者主线程），那么两个程序都会终止；或者说主线程结束了，实际上就代表进程结束了;所以线程的分离仍然是在进程中进行的，受进程的影响；

何时使用：当线程完成任务后不需要与其结果交付时；当线程在后台运行且不需要与主线程进行同步进行时；

注意：分离线程无法重新连接！而可连接线程可以分离，当只有在尚未开始运行之前。

理解线程库的地址关系

线程栈

线程栈是与线程紧密相关的内存区域，用于存储线程的局部变量、函数调用的返回地址以及线程的执行上下文等信息 。每个线程都有自己独立的栈空间，这保证了线程之间的数据是隔离的，从而避免数据竞争和线程安全问题。

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
void *threadrun1(void *args)
{  
    std::string name = static_cast<const char *>(args);
    int g_val=100;
    while(true)
    {
        sleep(1);
        printf("%s, g_val: %lu, &g_val: %p\n", name.c_str(), g_val--, &g_val);
    }
    return nullptr;
}

void *threadrun2(void *args)
{
    std::string name = static_cast<const char *>(args);
    int g_val=100;
    while(true)
    {
        printf("%s, g_val: %lu, &g_val: %p\n", name.c_str(), g_val--, &g_val);
        sleep(1);
    }
    return nullptr;
}

int main()
{
    pthread_t tid1;
    pthread_t tid2;
    pthread_create(&tid1, nullptr, threadrun1, (void *)"thread 1");
    pthread_create(&tid2, nullptr, threadrun2, (void *)"thread 2");

    pthread_join(tid1, nullptr);
    pthread_join(tid2, nullptr);
}

通过两个新线程都创建一个局部变量（变量名相同），比较它们的地址；

可以看到g_val在各自线程是不一样的，地址也是不同的;

线程局部存储（TLS）

线程局部存储（TLS）是一种机制，允许每个线程拥有自己的私有数据副本，即使不同线程执行相同的代码，TLS变量与常规全局变量是不同的，因为每个线程堆TLS变量的访问都是独立的。

一般适用于：

线程特定数据：当某些数据只对特定线程有意义，并且需要在线程内保持状态时，可以使用线程局部存储。
全局状态隔离：通过将全局状态分离为每个线程的私有副本，可以提高并发性能，避免线程间的数据竞争。
线程上下文保存：线程局部存储也可用于保存当前执行线程的上下文信息，如用户身份验证信息、数据库连接等。

注意：

线程局部存储变量通常只能用于具有静态或线程存储期的变量，不能用于自动或动态分配的变量 。使用线程局部存储时需要谨慎管理内存，避免内存泄漏或无效访问等问题。

线程的封装

线程的封装通常指的是将线程的创建、执行、同步、资源管理等逻辑封装到一个类或对象中，以便更好地组织代码，提高代码的可读性和可维护性。

封装线程可以隐藏线程的复杂性，使得其他部分的代码可以更加简洁地与线程进行交互。

下面看具体代码：

Thread.hpp：对线程的封装

cpp 复制代码

#ifndef __THREAD_HPP__
#define __THREAD_HPP__

#include<iostream>
#include<string>
#include<pthread.h>
#include<functional>
#include<unistd.h>

using namespace std;



namespace ThreadMdule
{
	//通过模板类可调用一切任何对象
    template<typename T>
    using func_t = std::function<void(T&)>;

    template<typename T>
    class Thread
    {
    public:
        void Excute()
        {
            _func(_data);
        }
        Thread(func_t<T> func, T data, const std::string &name="none-name")
            : _func(func), _data(data), _threadname(name), _stop(true)
        {}

        static void* threadroutine(void* args)
        {
            Thread<T>* self=static_cast<Thread<T>*>(args);
            self->Excute();
            return nullptr;
        }
        

        bool start()
        {
            int n=pthread_create(&_tid,nullptr,threadroutine,this);
            if(!n)
            {
                _stop = false;
                return true;
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }
        void Detach()
        {
            if(!_stop)
            {
                pthread_detach(_tid);
            }
        }
        void Join()
        {
            if(!_stop)
            {
                pthread_join(_tid,nullptr);
            }
        }
        string name()
        {
            return _threadname;
        }
        void Stop()
        {
            _stop = true;
        }
        ~Thread() {}

    private:
        pthread_t _tid;
        std::string _threadname;
        T _data;  
        func_t<T> _func;
        bool _stop;
    };
}

#endif

线程类中包括了：线程名，数据，调用函数指针等；

通过start()函数来创建新线程：用到了函数threadroutinue，在函数中将函数成员_func（也就是具体函数的指针）使用了起来，就表示新线程的创建使用；

主函数的调用：

cpp 复制代码

void print(int &cnt)
{
    while (cnt)
    {
        std::cout << "hello I am myself thread, cnt: " << cnt-- << std::endl;
        sleep(1);
    }
}

const int num=3;
int main()
{
    vector<Thread<int>> threads;
    //创建新线程
    for(int i=0;i<num;i++)
    {
        string name="thread"+to_string(i + 1);
        threads.emplace_back(print,3,name);
    }
    //启动进程
    for(auto& thread:threads)
    {
        thread.start();
    }

    //等待进程结束
    for(auto& thread:threads)
    {
        thread.Join();
        cout<<"wait thread done,thread is: "<<thread.name()<<endl;
    }

    return 0;
}

这样就是对线程的简单封装；

通过封装线程，我们可以更好地控制线程的创建、执行和销毁过程，同时使得代码更加清晰和易于维护。

此外，封装还可以帮助我们添加额外的功能，比如线程池的集成、异常处理、线程同步等。