引言
　　早在60年代線程（ thread, 在臺(tái)灣稱(chēng)作執(zhí)行緒 是"進(jìn)程"中某個(gè)單一順序的控制流。）技術(shù)就被提出，但真正應(yīng)用多線程到操作系統(tǒng)中去卻是在80年代中期。這就不得不說(shuō)個(gè)人了，他就是solaris，這方面的佼佼者。傳統(tǒng)的Unix也支持線程的概念，但是在一個(gè)進(jìn)程（process，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；是一個(gè)正在執(zhí)行的程序；計(jì)算機(jī)中正在運(yùn)行的程序?qū)嵗豢梢苑峙浣o處理器并由處理器執(zhí)行的一個(gè)實(shí)體；由單一順序的執(zhí)行顯示，一個(gè)當(dāng)前狀態(tài)和一組相關(guān)的系統(tǒng)資源所描述的活動(dòng)單元。）中只允許有一個(gè)線程，這樣多線程就意味著多進(jìn)程。這樣就大大影響了效率?，F(xiàn)在，多線程技術(shù)已經(jīng)被許多操作系統(tǒng)所支持，包括Windows/NT，當(dāng)然，也包括Linux。就比如以前你能看網(wǎng)頁(yè)就不能玩游戲，玩了游戲就不能看網(wǎng)頁(yè)，而現(xiàn)在你能邊玩游戲邊看網(wǎng)頁(yè)上的東西了。所以說(shuō)我們現(xiàn)在可以邊聽(tīng)音樂(lè)邊寫(xiě)文，或者看網(wǎng)上的書(shū)都有著多線進(jìn)程的功勞。接下來(lái)讓我們首先了解下進(jìn)程，線程以及多線程。

   簡(jiǎn)介進(jìn)程，線程以及多線程

　　在Linux 操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程（Process）相當(dāng)于一個(gè)任務(wù)（Task），進(jìn)程具有一段可執(zhí)行的程序、專(zhuān)用的系統(tǒng)堆?？臻g、私有的"進(jìn)程控制塊"（即task_struct 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）和獨(dú)立的存儲(chǔ)空間。

　　內(nèi)核空間是通過(guò)進(jìn)程模擬線程的， 在用戶空間用pthread 創(chuàng)建線程。與進(jìn)程相似，但是沒(méi)有自己的存儲(chǔ)空間?！?/P>

    接著我們說(shuō)說(shuō)多線程。通常單獨(dú)一個(gè)程序運(yùn)行時(shí)， 缺省的包含一個(gè)主線程，主線程以函數(shù)地址的形式（如main 函數(shù)）提供程序的啟動(dòng)點(diǎn)，這就是單進(jìn)程單線程的情況。若在main 函數(shù)中創(chuàng)建多個(gè)線程，則該程序運(yùn)行時(shí)，操作系統(tǒng)為每個(gè)線程分配不同的CPU 時(shí)間片，并根據(jù)線程優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。由于每個(gè)時(shí)間片時(shí)間很短， 看上去好象各個(gè)線程是并發(fā)執(zhí)行的， 實(shí)際上同一時(shí)刻只有一個(gè)線程在運(yùn)行，這就是單進(jìn)程多線程的情況。若用fork 函數(shù)創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程，而每個(gè)進(jìn)程只采用默認(rèn)的一個(gè)主線程，則程序運(yùn)行時(shí)，由內(nèi)核調(diào)度操作系統(tǒng)，將cpu 分配給各個(gè)進(jìn)程使用，這就是多進(jìn)程的情況。

　　在前面我們知道了進(jìn)程，線程以及多線程。但是我們還不知道為什么在有了進(jìn)程的概念后，還要再引入線程呢？有必要性嗎？使用多線程好處在哪里？什么的系統(tǒng)應(yīng)該選用多線程？現(xiàn)在我們就來(lái)回答這些問(wèn)題。

　　我們使用多線程的個(gè)理由是和進(jìn)程相比，它是一種非常"節(jié)儉"的多任務(wù)操作方式。我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來(lái)維護(hù)它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且，線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，總的說(shuō)來(lái)兩者相差20倍左右，當(dāng)然，在具體的系統(tǒng)上，這個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)有較大的區(qū)別。但是相差很是明顯的。

　　我們使用多線程的第二個(gè)理由是線程間方便的通信機(jī)制。每個(gè)不同進(jìn)程，它們都具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過(guò)通信的方式進(jìn)行，這種方式不僅費(fèi)時(shí)，而且很不方便。線程則不一樣，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當(dāng)然，數(shù)據(jù)的共享也帶來(lái)其他一些問(wèn)題，有的變量不能同時(shí)被兩個(gè)線程所修改，有的子程序中聲明為static的數(shù)據(jù)更有可能給多線程程序帶來(lái)災(zāi)難性的打擊，這些正是編寫(xiě)多線程程序時(shí)需要注意的地方。

　　知道了以上兩大優(yōu)點(diǎn)，不和進(jìn)程比較，多線程程序作為一種多任務(wù)、并發(fā)的工作方式，當(dāng)然還有著以下的優(yōu)點(diǎn)：

　　1  使多CPU系統(tǒng)更加有效。操作系統(tǒng)會(huì)保證當(dāng)線程數(shù)不大于CPU數(shù)目時(shí)，不同的線程運(yùn)行于不同的CPU上。　　

    2  提高應(yīng)用程序響應(yīng)。這對(duì)圖形界面的程序尤其有意義，當(dāng)一個(gè)操作耗時(shí)很長(zhǎng)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)等待這個(gè)操作，此時(shí)程序不會(huì)響應(yīng)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、菜單的操作，而使用多線程技術(shù)，將耗時(shí)長(zhǎng)的操作（time consuming）置于一個(gè)新的線程，可以避免這種尷尬的情況。就如我們常遇到的因?yàn)槟臣绦驒C(jī)子卡了，什么事情都不能做了?，F(xiàn)在當(dāng)然我們可以把那個(gè)導(dǎo)致卡機(jī)的程序關(guān)掉一切問(wèn)題就解決了。但是在沒(méi)有多線程程序的那會(huì)就不能這么做了，只能干等那個(gè)程序完全運(yùn)行起來(lái)?！　?/P>

    3  改善程序結(jié)構(gòu)。一個(gè)既長(zhǎng)又復(fù)雜的進(jìn)程可以考慮分為多個(gè)線程，成為幾個(gè)獨(dú)立或半獨(dú)立的運(yùn)行部分，這樣的程序會(huì)利于理解和修改。

　　總的來(lái)說(shuō)可以把一個(gè)正在運(yùn)行的軟件看做一個(gè)進(jìn)程，就像一個(gè)大的管道，這個(gè)管道不運(yùn)送什么東西，但里面有很多個(gè)小的管道，每個(gè)小管負(fù)責(zé)的東西不同~~而這些小管道就可以看做是一個(gè)個(gè)線程~如果運(yùn)行的是一個(gè)單線程的程序的話，而這個(gè)線程需要連續(xù)運(yùn)行幾個(gè)功能時(shí)，如果正在運(yùn)行的那個(gè)功能因碰到一個(gè)等待或者睡眠的指令的話，他就會(huì)停在那里不做任何事，此是這個(gè)CPU就空閑在那里，同時(shí)還會(huì)等待知道程序重新繼續(xù)運(yùn)行~~如果使用多線程技術(shù)，那么可以把這幾個(gè)功能同時(shí)（并不是意義上的同時(shí)）運(yùn)行，當(dāng)其中一個(gè)功能遇到睡眠指令的時(shí)候，其他沒(méi)有睡眠的繼續(xù)運(yùn)行，這個(gè)可以花更短的時(shí)間，讓CPU更充分的被利用來(lái)完成需要的事情，線程通常共享一個(gè)代碼區(qū)，但有各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

　　當(dāng)然每件事都有兩面性，在這里也是一樣的。在單cpu 的機(jī)器上，采用多進(jìn)程單線程（每個(gè)進(jìn)程只創(chuàng)建一個(gè)線程） 和單進(jìn)程多線程（一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建多個(gè)線程）模型來(lái)設(shè)計(jì)程序，后者（多線程）的上下文切換開(kāi)銷(xiāo)就比前者要小的多。雖然多線程提供的優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)線程的進(jìn)程所欠缺的，但是它們也不乏一些缺點(diǎn)：

　　* 由于線程間共享存儲(chǔ)器和進(jìn)程狀態(tài)， 一個(gè)線程的動(dòng)作可能會(huì)對(duì)同一個(gè)進(jìn)程中的其他線程產(chǎn)生影響。例如當(dāng)兩個(gè)線程同一時(shí)刻訪問(wèn)同一個(gè)變量時(shí)， 他們之間就會(huì)產(chǎn)生相互干擾。

　　* 當(dāng)多個(gè)線程試圖并發(fā)調(diào)用同一個(gè)庫(kù)函數(shù)時(shí)， 返回結(jié)果是不可預(yù)知的。如果多個(gè)線程調(diào)用某個(gè)庫(kù)函數(shù)， 線程之間必須互相加以協(xié)調(diào)， 確保某個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)線程調(diào)用該庫(kù)函數(shù)。

　　* 缺乏健壯性， 在單線程的操作系統(tǒng)中， 如果某個(gè)存儲(chǔ)器出錯(cuò)， 操作系統(tǒng)會(huì)終止引發(fā)故障的進(jìn)程， 但是在多線程操作系統(tǒng)中， 如果一個(gè)線程出錯(cuò)， 操作系統(tǒng)將終止整個(gè)進(jìn)程， 從而其他的無(wú)關(guān)線程也被終止了。這與線程的正常終止是不同的。線程正常終止時(shí)可以通過(guò)調(diào)用exit 函數(shù)終止它所在的整個(gè)進(jìn)程， 也可以終止自己而不影響進(jìn)程內(nèi)的其他線程?？梢栽谥骶€程返回時(shí)終止該線程， 也可以調(diào)用pthreaad_exit 終止該線程?！　?/P>

    接下來(lái)讓我們就先來(lái)嘗試編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的多線程程序。

　　簡(jiǎn)單的多線程編程
　　Linux系統(tǒng)下的多線程遵循POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口）線程接口，稱(chēng)為pthread。編寫(xiě)基于Linux下的多線程程序，需要使用頭文件pthread.h，連接時(shí)需要使用庫(kù)libpthread.a。順便說(shuō)一下，Linux下pthread的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用clone（）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。clone（）是Linux所特有的系統(tǒng)調(diào)用，它的使用方式類(lèi)似fork，關(guān)于clone（）的詳細(xì)情況，有興趣的話可以查看相關(guān)書(shū)籍。下面我們展示兩個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的多線程程序example1.c和pthread_create.c 。

    首先來(lái)看下多線程程序example1.c
   

/* example.c*/ #include <stdio.h> #include <pthread.h> void thread(void) { 　int i; 　for(i=0;i<3;i ) 　　printf("This is a pthread.n"); } int main(void) { 　pthread_t id; 　int i,ret; 　ret=pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL); 　if(ret!=0){ 　　printf ("Create pthread error!n"); 　　exit (1); 　} 　for(i=0;i<3;i ) 　　printf("This is the main process.n"); 　pthread_join(id,NULL); 　return (0); }

　　我們編譯此程序：

gcc example1.c -lpthread -o example1

　　運(yùn)行example1，我們得到如下結(jié)果：

This is the main process. This is a pthread. This is the main process. This is the main process. This is a pthread. This is a pthread.

　　再次運(yùn)行，我們可能得到如下結(jié)果：

This is a pthread. This is the main process. This is a pthread. This is the main process. This is a pthread. This is the main process.

　　前后兩次結(jié)果不一樣，這是兩個(gè)線程爭(zhēng)奪CPU資源的結(jié)果。上面的示例中，我們使用到了兩個(gè)函數(shù)，pthread_create和pthread_join，并聲明了一個(gè)pthread_t型的變量。

　　pthread_t在頭文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定義：

　　typedef unsigned long int pthread_t;

　　它是一個(gè)線程的標(biāo)識(shí)符。函數(shù)pthread_create用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程，它的原型為：

extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));

　　個(gè)參數(shù)為指向線程標(biāo)識(shí)符的指針，第二個(gè)參數(shù)用來(lái)設(shè)置線程屬性，第三個(gè)參數(shù)是線程運(yùn)行函數(shù)的起始地址，一個(gè)參數(shù)是運(yùn)行函數(shù)的參數(shù)。這里，我們的函數(shù)thread不需要參數(shù)，所以一個(gè)參數(shù)設(shè)為空指針。第二個(gè)參數(shù)我們也設(shè)為空指針，這樣將生成默認(rèn)屬性的線程。對(duì)線程屬性的設(shè)定和修改我們將在下一節(jié)闡述。當(dāng)創(chuàng)建線程成功時(shí)，函數(shù)返回0，若不為0則說(shuō)明創(chuàng)建線程失敗，常見(jiàn)的錯(cuò)誤返回代碼為EAGAIN和EINVAL。前者表示系統(tǒng)限制創(chuàng)建新的線程，例如線程數(shù)目過(guò)多了；后者表示第二個(gè)參數(shù)代表的線程屬性值非法。在創(chuàng)建線程成功后，新創(chuàng)建的線程則運(yùn)行參數(shù)三和參數(shù)四確定的函數(shù)，原來(lái)的線程則繼續(xù)運(yùn)行下一行代碼。

　　函數(shù)pthread_join用來(lái)等待一個(gè)線程的結(jié)束。函數(shù)原型為：

　　extern int pthread_join __P （（pthread_t __th, void **__thread_return））；

　　個(gè)參數(shù)為被等待的線程標(biāo)識(shí)符，第二個(gè)參數(shù)為一個(gè)用戶定義的指針，它可以用來(lái)存儲(chǔ)被等待線程的返回值。這個(gè)函數(shù)是一個(gè)線程阻塞的函數(shù)，調(diào)用它的函數(shù)將一直等待到被等待的線程結(jié)束為止，當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，被等待線程的資源被收回。一個(gè)線程的結(jié)束有兩種途徑，一種是象我們上面的例子一樣，函數(shù)結(jié)束了，調(diào)用它的線程也就結(jié)束了；另一種方式是通過(guò)函數(shù)pthread_exit來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的函數(shù)原型為：

　　extern void pthread_exit __P （（void *__retval）） __attribute__ （（__noreturn__））；

　　的參數(shù)是函數(shù)的返回代碼，只要pthread_join中的第二個(gè)參數(shù)thread_return不是NULL，這個(gè)值將被傳遞給thread_return。要說(shuō)明的是，一個(gè)線程不能被多個(gè)線程等待，否則個(gè)接收到信號(hào)的線程成功返回，其余調(diào)用pthread_join的線程則返回錯(cuò)誤代碼ESRCH。

　　我們來(lái)看看pthread_create.c是怎么樣的。

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　　**    Name:pthread_create.c

　　**    Used to study the multithread programming in Linux OS

　　**    Author:zeickey

　　**    Date:2006/9/16

　　**    Copyright （c） 2006,All Rights Reserved!

　　*********************************************************************************************/

　　#include

　　#include

　　void *myThread1（void）

　　{

　　int i;

　　for （i=0; i

　　#include

　　#include

　　void *create（void *arg）

　　{

　　int *num;

　　num=（int *）arg;

　　printf（"create parameter is %d \n",*num）；

　　return （void *）0;

　　}

　　int main（int argc ,char *argv[]）

　　{

　　pthread_t tidp;

　　int error;

　　int test=4;

　　int *attr=&test;

　　error=pthread_create（&tidp,NULL,create,（void *）attr）；

　　if（error）

　　{

　　printf（"pthread_create is created is not created … \n"）；

　　return -1;

　　}

　　sleep（1）；

　　printf（"pthread_create is created …\n"）；

　　return 0;

　　}

　　編譯方法：

　　gcc -lpthread pthread_int.c -Wall

　　執(zhí)行結(jié)果：

　　create parameter is 4

　　pthread_create is created is  created …

　　例程總結(jié)：

　　可以看出來(lái)，我們?cè)趍ain函數(shù)中傳遞的整行指針，傳遞到我們新建的線程函數(shù)中。

　　在這一節(jié)里，我們學(xué)習(xí)了如何編寫(xiě)簡(jiǎn)單的線程，并掌握了常用的幾個(gè)函數(shù)pthread_create，pthread_join，pthread_exit和main。下面，我們來(lái)了解線程的一些常用屬性以及如何設(shè)置這些屬性。

　　修改線程的屬性

　　在上面的例子里，我們用pthread_create函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)線程，在這個(gè)線程中，我們使用了默認(rèn)參數(shù)，即將該函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)設(shè)為NULL。的確，對(duì)大多數(shù)程序來(lái)說(shuō)，使用默認(rèn)屬性就夠了，但我們還是有必要來(lái)了解一下線程的有關(guān)屬性。

　　屬性結(jié)構(gòu)為pthread_attr_t，它同樣在頭文件/usr/include/pthread.h中定義，喜歡追根問(wèn)底的人可以自己去查看。屬性值不能直接設(shè)置，須使用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行操作，初始化的函數(shù)為pthread_attr_init，這個(gè)函數(shù)必須在pthread_create函數(shù)之前調(diào)用。屬性對(duì)象主要包括是否綁定、是否分離、堆棧地址、堆棧大小、優(yōu)先級(jí)。默認(rèn)的屬性為非綁定、非分離、缺省1M的堆棧、與父進(jìn)程同樣級(jí)別的優(yōu)先級(jí)。

　　通常我們?cè)谡f(shuō)到線程的綁定的時(shí)候，會(huì)牽涉到另外一個(gè)概念：輕進(jìn)程（LWP：Light Weight Process）。輕進(jìn)程可以理解為內(nèi)核線程，它位于用戶層和系統(tǒng)層之間。系統(tǒng)對(duì)線程資源的分配、對(duì)線程的控制是通過(guò)輕進(jìn)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)輕進(jìn)程可以控制一個(gè)或多個(gè)線程。默認(rèn)狀況下，啟動(dòng)多少輕進(jìn)程、哪些輕進(jìn)程來(lái)控制哪些線程是由系統(tǒng)來(lái)控制的，這種狀況即稱(chēng)為非綁定的。綁定狀況下，則顧名思義，即某個(gè)線程固定的"綁"在一個(gè)輕進(jìn)程之上。被綁定的線程具有較高的響應(yīng)速度，這是因?yàn)镃PU時(shí)間片的調(diào)度是面向輕進(jìn)程的，綁定的線程可以保證在需要的時(shí)候它總有一個(gè)輕進(jìn)程可用。通過(guò)設(shè)置被綁定的輕進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和調(diào)度級(jí)可以使得綁定的線程滿足諸如實(shí)時(shí)反應(yīng)之類(lèi)的要求。

　　設(shè)置線程綁定狀態(tài)的函數(shù)為pthread_attr_setscope，它有兩個(gè)參數(shù)，個(gè)是指向?qū)傩越Y(jié)構(gòu)的指針，第二個(gè)是綁定類(lèi)型，它有兩個(gè)取值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM（綁定的）和PTHREAD_SCOPE_PROCESS（非綁定的）。下面的代碼即創(chuàng)建了一個(gè)綁定的線程。

#include <pthread.h> pthread_attr_t attr; pthread_t tid; /*初始化屬性值，均設(shè)為默認(rèn)值*/ pthread_attr_init(&attr); pthread_attr_setscope(&attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM); pthread_create(&tid, &attr, (void *) my_function, NULL);

　　線程的分離狀態(tài)決定一個(gè)線程以什么樣的方式來(lái)終止自己。在上面的例子中，我們采用了線程的默認(rèn)屬性，即為非分離狀態(tài)，這種情況下，原有的線程等待創(chuàng)建的線程結(jié)束。只有當(dāng)pthread_join（）函數(shù)返回時(shí)，創(chuàng)建的線程才算終止，才能釋放自己占用的系統(tǒng)資源。而分離線程不是這樣子的，它沒(méi)有被其他的線程所等待，自己運(yùn)行結(jié)束了，線程也就終止了，馬上釋放系統(tǒng)資源。程序員應(yīng)該根據(jù)自己的需要，選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x狀態(tài)。設(shè)置線程分離狀態(tài)的函數(shù)為pthread_attr_setdetachstate（pthread_attr_t *attr, int detachstate）。第二個(gè)參數(shù)可選為PTHREAD_CREATE_DETACHED（分離線程）和 PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分離線程）。這里要注意的一點(diǎn)是，如果設(shè)置一個(gè)線程為分離線程，而這個(gè)線程運(yùn)行又非?？欤芸赡茉趐thread_create函數(shù)返回之前就終止了，它終止以后就可能將線程號(hào)和系統(tǒng)資源移交給其他的線程使用，這樣調(diào)用pthread_create的線程就得到了錯(cuò)誤的線程號(hào)。要避免這種情況可以采取一定的同步措施，簡(jiǎn)單的方法之一是可以在被創(chuàng)建的線程里調(diào)用pthread_cond_timewait函數(shù)，讓這個(gè)線程等待一會(huì)兒，留出足夠的時(shí)間讓函數(shù)pthread_create返回。設(shè)置一段等待時(shí)間，是在多線程編程里常用的方法。但是注意不要使用諸如wait（）之類(lèi)的函數(shù)，它們是使整個(gè)進(jìn)程睡眠，并不能解決線程同步的問(wèn)題。

　　另外一個(gè)可能常用的屬性是線程的優(yōu)先級(jí)，它存放在結(jié)構(gòu)sched_param中。用函數(shù)pthread_attr_getschedparam和函數(shù)pthread_attr_setschedparam進(jìn)行存放，一般說(shuō)來(lái)，我們總是先取優(yōu)先級(jí)，對(duì)取得的值修改后再存放回去。下面即是一段簡(jiǎn)單的例子。

#include <pthread.h> #include <sched.h> pthread_attr_t attr; pthread_t tid; sched_param param; int newprio=20; pthread_attr_init(&attr); pthread_attr_getschedparam(&attr, &param); param.sched_priority=newprio; pthread_attr_setschedparam(&attr, &param); pthread_create(&tid, &attr, (void *)myfunction, myarg);

   線程的數(shù)據(jù)處理

　　與進(jìn)程相比，線程的優(yōu)點(diǎn)之一是具有數(shù)據(jù)的共享性，各個(gè)進(jìn)程共享父進(jìn)程處沿襲的數(shù)據(jù)段，可以方便的獲得、修改數(shù)據(jù)。但這也給多線程編程帶來(lái)了許多問(wèn)題。我們必須當(dāng)心有多個(gè)不同的進(jìn)程訪問(wèn)相同的變量。許多函數(shù)是不可重入的，即同時(shí)不能運(yùn)行一個(gè)函數(shù)的多個(gè)拷貝（除非使用不同的數(shù)據(jù)段）。在函數(shù)中聲明的靜態(tài)變量常常帶來(lái)問(wèn)題，函數(shù)的返回值也會(huì)有問(wèn)題。因?yàn)槿绻祷氐氖呛瘮?shù)內(nèi)部靜態(tài)聲明的空間的地址，則在一個(gè)線程調(diào)用該函數(shù)得到地址后使用該地址指向的數(shù)據(jù)時(shí)，別的線程可能調(diào)用此函數(shù)并修改了這一段數(shù)據(jù)。在進(jìn)程中共享的變量必須用關(guān)鍵字volatile來(lái)定義，這是為了防止編譯器在優(yōu)化時(shí)（如gcc中使用-OX參數(shù)）改變它們的使用方式。為了保護(hù)變量，我們必須使用信號(hào)量、互斥等方法來(lái)保證我們對(duì)變量的正確使用。

　　多線程開(kāi)發(fā)在 Linux 平臺(tái)上已經(jīng)有成熟的 Pthread 庫(kù)支持。其涉及的多線程開(kāi)發(fā)的基本概念主要包含三點(diǎn)：線程，互斥鎖，條件。其中，線程操作又分線程的創(chuàng)建，退出，等待 3 種?；コ怄i則包括 4 種操作，分別是創(chuàng)建，銷(xiāo)毀，加鎖和解鎖。條件操作有 5 種操作：創(chuàng)建，銷(xiāo)毀，觸發(fā)，廣播和等待。其他的一些線程擴(kuò)展概念，如信號(hào)燈等，都可以通過(guò)上面的三個(gè)基本元素的基本操作封裝出來(lái)。

　　線程，互斥鎖，條件在 Linux 平臺(tái)上對(duì)應(yīng)的 API 可以用表 1 歸納。為了方便熟悉 Windows 線程編程的讀者熟悉 Linux 多線程開(kāi)發(fā)的 API，我們?cè)诒碇型瑫r(shí)也列出 Windows SDK 庫(kù)中所對(duì)應(yīng)的 API 名稱(chēng)。

　　多線程開(kāi)發(fā)在 Linux 平臺(tái)上已經(jīng)有成熟的 Pthread 庫(kù)支持。其涉及的多線程開(kāi)發(fā)的基本概念主要包含三點(diǎn)：線程，互斥鎖，條件。其中，線程操作又分線程的創(chuàng)建，退出，等待 3 種?；コ怄i則包括 4 種操作，分別是創(chuàng)建，銷(xiāo)毀，加鎖和解鎖。條件操作有 5 種操作：創(chuàng)建，銷(xiāo)毀，觸發(fā)，廣播和等待。其他的一些線程擴(kuò)展概念，如信號(hào)燈等，都可以通過(guò)上面的三個(gè)基本元素的基本操作封裝出來(lái)。下面，我們就逐步介紹處理線程數(shù)據(jù)時(shí)的有關(guān)知識(shí)。

　　1  線程數(shù)據(jù)

　　在單線程的程序里，有兩種基本的數(shù)據(jù)：局部變量以及全局變量。但在多線程程序里，還有第三種數(shù)據(jù)類(lèi)型：線程數(shù)據(jù)（TSD: Thread-Specific Data）。它和全局變量很象，在線程內(nèi)部，各個(gè)函數(shù)可以象使用全局變量一樣調(diào)用它，但它對(duì)線程外部的其它線程是不可見(jiàn)的。這種數(shù)據(jù)的必要性是顯而易見(jiàn)的。例如我們常見(jiàn)的變量errno，它返回標(biāo)準(zhǔn)的出錯(cuò)信息。它顯然不能是一個(gè)局部變量，幾乎每個(gè)函數(shù)都應(yīng)該可以調(diào)用它；但它又不能是一個(gè)全局變量，否則在A線程里輸出的很可能是B線程的出錯(cuò)信息。要實(shí)現(xiàn)諸如此類(lèi)的變量，我們就必須使用線程數(shù)據(jù)。我們?yōu)槊總€(gè)線程數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)鍵，它和這個(gè)鍵相關(guān)聯(lián)，在各個(gè)線程里，都使用這個(gè)鍵來(lái)指代線程數(shù)據(jù)，但在不同的線程里，這個(gè)鍵代表的數(shù)據(jù)是不同的，在同一個(gè)線程里，它代表同樣的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

　　和線程數(shù)據(jù)相關(guān)的函數(shù)主要有4個(gè)：創(chuàng)建一個(gè)鍵；為一個(gè)鍵指定線程數(shù)據(jù)；從一個(gè)鍵讀取線程數(shù)據(jù)；刪除鍵。

　　創(chuàng)建鍵的函數(shù)原型為：

extern int pthread_key_create __P ((pthread_key_t *__key,void (*__destr_function) (void *)));

　　
　　個(gè)參數(shù)為指向一個(gè)鍵值的指針，第二個(gè)參數(shù)指明了一個(gè)destructor函數(shù)，如果這個(gè)參數(shù)不為空，那么當(dāng)每個(gè)線程結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用這個(gè)函數(shù)來(lái)釋放綁定在這個(gè)鍵上的內(nèi)存塊。這個(gè)函數(shù)常和函數(shù)pthread_once （（pthread_once_t*once_control, void （*initroutine） （void）））一起使用，為了讓這個(gè)鍵只被創(chuàng)建。函數(shù)pthread_once聲明一個(gè)初始化函數(shù)，次調(diào)用pthread_once時(shí)它執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，以后的調(diào)用將被它忽略。

　　在下面的例子中，我們來(lái)學(xué)習(xí)創(chuàng)建一個(gè)鍵，并將它和某個(gè)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。希望能給大家一個(gè)直觀的展現(xiàn)。我們要定義一個(gè)函數(shù)createWindow，這個(gè)函數(shù)定義一個(gè)圖形窗口（數(shù)據(jù)類(lèi)型為Fl_Window *，這是圖形界面開(kāi)發(fā)工具FLTK中的數(shù)據(jù)類(lèi)型）。由于各個(gè)線程都會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，所以我們使用線程數(shù)據(jù)。

/* 聲明一個(gè)鍵*/ pthread_key_t myWinKey; /* 函數(shù) createWindow */ void createWindow ( void ) { 　Fl_Window * win; 　static pthread_once_t once= PTHREAD_ONCE_INIT; 　/* 調(diào)用函數(shù)createMyKey，創(chuàng)建鍵*/ 　pthread_once ( & once, createMyKey) ; 　/*win指向一個(gè)新建立的窗口*/ 　win=new Fl_Window( 0, 0, 100, 100, "MyWindow"); 　/* 對(duì)此窗口作一些可能的設(shè)置工作，如大小、位置、名稱(chēng)等*/ 　setWindow(win); 　/* 將窗口指針值綁定在鍵myWinKey上*/ 　pthread_setpecific ( myWinKey, win); } /* 函數(shù) createMyKey，創(chuàng)建一個(gè)鍵，并指定了destructor */ void createMyKey ( void ) { 　pthread_keycreate(&myWinKey, freeWinKey); } /* 函數(shù) freeWinKey，釋放空間*/ void freeWinKey ( Fl_Window * win){ 　delete win; }

　　這樣，在不同的線程中調(diào)用函數(shù)createMyWin，都可以得到在線程內(nèi)部均可見(jiàn)的窗口變量，這個(gè)變量通過(guò)函數(shù)pthread_getspecific得到。在上面的例子中，我們已經(jīng)使用了函數(shù)pthread_setspecific來(lái)將線程數(shù)據(jù)和一個(gè)鍵綁定在一起。這兩個(gè)函數(shù)的原型如下：

extern int pthread_setspecific __P ((pthread_key_t __key,__const void *__pointer)); 　　extern void *pthread_getspecific __P ((pthread_key_t __key));

　　這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)意義以及使用方法是顯而易見(jiàn)的。要注意的是用pthread_setspecific為一個(gè)鍵指定新的線程數(shù)據(jù)時(shí)，必須自己釋放原有的線程數(shù)據(jù)以回收空間。這個(gè)過(guò)程函數(shù)pthread_key_delete用來(lái)刪除一個(gè)鍵，這個(gè)鍵占用的內(nèi)存將被釋放，但同樣要注意的是，它只釋放鍵占用的內(nèi)存，并不釋放該鍵關(guān)聯(lián)的線程數(shù)據(jù)所占用的內(nèi)存資源，而且它也不會(huì)觸發(fā)函數(shù)pthread_key_create中定義的destructor函數(shù)。線程數(shù)據(jù)的釋放必須在釋放鍵之前完成。

　　2  互斥鎖

　　互斥鎖是多線程編程中基本的概念，在開(kāi)發(fā)中被廣泛使用?；コ怄i用來(lái)保證一段時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)線程在執(zhí)行一段代碼。必要性顯而易見(jiàn)：假設(shè)各個(gè)線程向同一個(gè)文件順序?qū)懭霐?shù)據(jù)，得到的結(jié)果一定是災(zāi)難性的。還需要注意的是，與諸如 Windows 平臺(tái)的互斥變量不同，在默認(rèn)情況下，Linux 下的同一線程無(wú)法對(duì)同一互斥鎖進(jìn)行遞歸加速，否則將發(fā)生死鎖。

　　我們先看下面一段代碼。這是一個(gè)讀/寫(xiě)程序，它們公用一個(gè)緩沖區(qū)，并且我們假定一個(gè)緩沖區(qū)只能保存一條信息。即緩沖區(qū)只有兩個(gè)狀態(tài)：有信息或沒(méi)有信息。

void reader_function ( void ); void writer_function ( void ); char buffer; int buffer_has_item=0; pthread_mutex_t mutex; struct timespec delay; void main ( void ){ 　pthread_t reader; 　/* 定義延遲時(shí)間*/ 　delay.tv_sec = 2; 　delay.tv_nec = 0; 　/* 用默認(rèn)屬性初始化一個(gè)互斥鎖對(duì)象*/ 　pthread_mutex_init (&mutex,NULL); 　pthread_create(&reader, pthread_attr_default, (void *)&reader_function), NULL); 　writer_function( ); } void writer_function (void){ 　while(1){ 　　/* 鎖定互斥鎖*/ 　　pthread_mutex_lock (&mutex); 　　if (buffer_has_item==0){ 　　　buffer=make_new_item( ); 　　　buffer_has_item=1; 　　} 　　/* 打開(kāi)互斥鎖*/ 　　pthread_mutex_unlock(&mutex); 　　pthread_delay_np(&delay); 　} } void reader_function(void){ 　while(1){ 　　pthread_mutex_lock(&mutex); 　　if(buffer_has_item==1){ 　　　consume_item(buffer); 　　　buffer_has_item=0; 　　} 　　pthread_mutex_unlock(&mutex); 　　pthread_delay_np(&delay); 　} }

　　這里聲明了互斥鎖變量mutex，結(jié)構(gòu)pthread_mutex_t為不公開(kāi)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，其中包含一個(gè)系統(tǒng)分配的屬性對(duì)象。函數(shù)pthread_mutex_init用來(lái)生成一個(gè)互斥鎖。NULL參數(shù)表明使用默認(rèn)屬性。如果需要聲明特定屬性的互斥鎖，須調(diào)用函數(shù)pthread_mutexattr_init。函數(shù)pthread_mutexattr_setpshared和函數(shù)pthread_mutexattr_settype用來(lái)設(shè)置互斥鎖屬性。前一個(gè)函數(shù)設(shè)置屬性pshared，它有兩個(gè)取值，PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用來(lái)不同進(jìn)程中的線程同步，后者用于同步本進(jìn)程的不同線程。在上面的例子中，我們使用的是默認(rèn)屬性PTHREAD_PROCESS_ PRIVATE。后者用來(lái)設(shè)置互斥鎖類(lèi)型，可選的類(lèi)型有PTHREAD_MUTEX_NORMAL、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE和PTHREAD _MUTEX_DEFAULT。它們分別定義了不同的上所、解鎖機(jī)制，一般情況下，選用一個(gè)默認(rèn)屬性。

　　pthread_mutex_lock聲明開(kāi)始用互斥鎖上鎖，此后的代碼直至調(diào)用pthread_mutex_unlock為止，均被上鎖，即同一時(shí)間只能被一個(gè)線程調(diào)用執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行到pthread_mutex_lock處時(shí)，如果該鎖此時(shí)被另一個(gè)線程使用，那此線程被阻塞，即程序?qū)⒌却搅硪粋€(gè)線程釋放此互斥鎖。在上面的例子中，我們使用了pthread_delay_np函數(shù)，讓線程睡眠一段時(shí)間，就是為了防止一個(gè)線程始終占據(jù)此函數(shù)。

　　上面給出的例子非常簡(jiǎn)單，就不再過(guò)多地介紹了，需要提出的是在使用互斥鎖的過(guò)程中很有可能會(huì)出現(xiàn)死鎖：兩個(gè)線程試圖同時(shí)占用兩個(gè)資源，并按不同的次序鎖定相應(yīng)的互斥鎖，例如兩個(gè)線程都需要鎖定互斥鎖1和互斥鎖2，a線程先鎖定互斥鎖1，b線程先鎖定互斥鎖2，這時(shí)就出現(xiàn)了死鎖。此時(shí)我們可以使用函數(shù)pthread_mutex_trylock，它是函數(shù)pthread_mutex_lock的非阻塞版本，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)死鎖不可避免時(shí)，它會(huì)返回相應(yīng)的信息，程序員可以針對(duì)死鎖做出相應(yīng)的處理。另外不同的互斥鎖類(lèi)型對(duì)死鎖的處理不一樣，但主要的還是要程序員自己在程序設(shè)計(jì)注意這一點(diǎn)。

　　3  條件變量

　　前一節(jié)中我們講述了如何使用互斥鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)線程間數(shù)據(jù)的共享和通信，互斥鎖一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是它只有兩種狀態(tài)：鎖定和非鎖定。而條件變量通過(guò)允許線程阻塞和等待另一個(gè)線程發(fā)送信號(hào)的方法彌補(bǔ)了互斥鎖的不足，它常和互斥鎖一起使用。使用時(shí)，條件變量被用來(lái)阻塞一個(gè)線程，當(dāng)條件不滿足時(shí)，線程往往解開(kāi)相應(yīng)的互斥鎖并等待條件發(fā)生變化。一旦其它的某個(gè)線程改變了條件變量，它將通知相應(yīng)的條件變量喚醒一個(gè)或多個(gè)正被此條件變量阻塞的線程。這些線程將重新鎖定互斥鎖并重新測(cè)試條件是否滿足。一般說(shuō)來(lái)，條件變量被用來(lái)進(jìn)行線承間的同步。條件變量的置位和復(fù)位有兩種常用模型：種模型是當(dāng)條件變量置位（signaled）以后，如果當(dāng)前沒(méi)有線程在等待，其狀態(tài)會(huì)保持為置位（signaled），直到有等待的線程進(jìn)入被觸發(fā)，其狀態(tài)才會(huì)變?yōu)閺?fù)位（unsignaled），這種模型的采用以 Windows 平臺(tái)上的 Auto-set Event 為代表。

　　條件變量的結(jié)構(gòu)為pthread_cond_t，函數(shù)pthread_cond_init（）被用來(lái)初始化一個(gè)條件變量。它的原型為：

　　extern int pthread_cond_init __P （（pthread_cond_t *__cond,__const pthread_condattr_t *__cond_attr））；

　　其中cond是一個(gè)指向結(jié)構(gòu)pthread_cond_t的指針，cond_attr是一個(gè)指向結(jié)構(gòu)pthread_condattr_t的指針。結(jié)構(gòu)pthread_condattr_t是條件變量的屬性結(jié)構(gòu)，和互斥鎖一樣我們可以用它來(lái)設(shè)置條件變量是進(jìn)程內(nèi)可用還是進(jìn)程間可用，默認(rèn)值是PTHREAD_ PROCESS_PRIVATE，即此條件變量被同一進(jìn)程內(nèi)的各個(gè)線程使用。注意初始化條件變量只有未被使用時(shí)才能重新初始化或被釋放。釋放一個(gè)條件變量的函數(shù)為pthread_cond_ destroy（pthread_cond_t cond）。

　　函數(shù)pthread_cond_wait（）使線程阻塞在一個(gè)條件變量上。它的函數(shù)原型為：

　　extern int pthread_cond_wait __P （（pthread_cond_t *__cond,pthread_mutex_t *__mutex））；

　　線程解開(kāi)mutex指向的鎖并被條件變量cond阻塞。線程可以被函數(shù)pthread_cond_signal和函數(shù)pthread_cond_broadcast喚醒，但是要注意的是，條件變量只是起阻塞和喚醒線程的作用，具體的判斷條件還需用戶給出，例如一個(gè)變量是否為0等等，這一點(diǎn)我們從后面的例子中可以看到。線程被喚醒后，它將重新檢查判斷條件是否滿足，如果還不滿足，一般說(shuō)來(lái)線程應(yīng)該仍阻塞在這里，被等待被下喚醒。這個(gè)過(guò)程一般用while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。

　　另一個(gè)用來(lái)阻塞線程的函數(shù)是pthread_cond_timedwait（），它的原型為：

　　extern int pthread_cond_timedwait __P （（pthread_cond_t *__cond,pthread_mutex_t *__mutex, __const struct timespec *__abstime））；

　　它比函數(shù)pthread_cond_wait（）多了一個(gè)時(shí)間參數(shù)，經(jīng)歷abstime段時(shí)間后，即使條件變量不滿足，阻塞也被解除。

　　函數(shù)pthread_cond_signal（）的原型為：

　　extern int pthread_cond_signal __P （（pthread_cond_t *__cond））；

　　它用來(lái)釋放被阻塞在條件變量cond上的一個(gè)線程。多個(gè)線程阻塞在此條件變量上時(shí)，哪一個(gè)線程被喚醒是由線程的調(diào)度策略所決定的。要注意的是，必須用保護(hù)條件變量的互斥鎖來(lái)保護(hù)這個(gè)函數(shù)，否則條件滿足信號(hào)又可能在測(cè)試條件和調(diào)用pthread_cond_wait函數(shù)之間被發(fā)出，從而造成無(wú)限制的等待。下面是使用函數(shù)pthread_cond_wait（）和函數(shù)pthread_cond_signal（）的一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

pthread_mutex_t count_lock; pthread_cond_t count_nonzero; unsigned count; decrement_count　() { 　pthread_mutex_lock (&count_lock); 　while(count==0) 　　pthread_cond_wait( &count_nonzero, &count_lock); 　　count=count -1; 　pthread_mutex_unlock (&count_lock); } increment_count(){ 　pthread_mutex_lock(&count_lock); 　if(count==0) 　　pthread_cond_signal(&count_nonzero); 　　count=count 1; 　pthread_mutex_unlock(&count_lock); }

　　count值為0時(shí)，decrement函數(shù)在pthread_cond_wait處被阻塞，并打開(kāi)互斥鎖count_lock。此時(shí)，當(dāng)調(diào)用到函數(shù)increment_count時(shí)，pthread_cond_signal（）函數(shù)改變條件變量，告知decrement_count（）停止阻塞。讀者可以試著讓兩個(gè)線程分別運(yùn)行這兩個(gè)函數(shù)，看看會(huì)出現(xiàn)什么樣的結(jié)果。

　　函數(shù)pthread_cond_broadcast（pthread_cond_t *cond）用來(lái)喚醒所有被阻塞在條件變量cond上的線程。這些線程被喚醒后將再次競(jìng)爭(zhēng)相應(yīng)的互斥鎖，所以必須小心使用這個(gè)函數(shù)。

　　4  信號(hào)量

　　信號(hào)量本質(zhì)上是一個(gè)非負(fù)的整數(shù)計(jì)數(shù)器，它被用來(lái)控制對(duì)公共資源的訪問(wèn)。當(dāng)公共資源增加時(shí)，調(diào)用函數(shù)sem_post（）增加信號(hào)量。只有當(dāng)信號(hào)量值大于０時(shí)，才能使用公共資源，使用后，函數(shù)sem_wait（）減少信號(hào)量。函數(shù)sem_trywait（）和函數(shù)pthread_ mutex_trylock（）起同樣的作用，它是函數(shù)sem_wait（）的非阻塞版本。下面我們逐個(gè)介紹和信號(hào)量有關(guān)的一些函數(shù)，它們都在頭文件/usr/include/semaphore.h中定義。

　　信號(hào)量的數(shù)據(jù)類(lèi)型為結(jié)構(gòu)sem_t，它本質(zhì)上是一個(gè)長(zhǎng)整型的數(shù)。函數(shù)sem_init（）用來(lái)初始化一個(gè)信號(hào)量。它的原型為：

　　extern int sem_init __P （（sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value））；

　　sem為指向信號(hào)量結(jié)構(gòu)的一個(gè)指針；pshared不為０時(shí)此信號(hào)量在進(jìn)程間共享，否則只能為當(dāng)前進(jìn)程的所有線程共享；value給出了信號(hào)量的初始值。

　　函數(shù)sem_post（ sem_t *sem ）用來(lái)增加信號(hào)量的值。當(dāng)有線程阻塞在這個(gè)信號(hào)量上時(shí)，調(diào)用這個(gè)函數(shù)會(huì)使其中的一個(gè)線程不在阻塞，選擇機(jī)制同樣是由線程的調(diào)度策略決定的。

　　函數(shù)sem_wait（ sem_t *sem ）被用來(lái)阻塞當(dāng)前線程直到信號(hào)量sem的值大于0，解除阻塞后將sem的值減一，表明公共資源經(jīng)使用后減少。函數(shù)sem_trywait （ sem_t *sem ）是函數(shù)sem_wait（）的非阻塞版本，它直接將信號(hào)量sem的值減一。

　　函數(shù)sem_destroy（sem_t *sem）用來(lái)釋放信號(hào)量sem。

　　接下來(lái)下面我們來(lái)看一個(gè)使用信號(hào)量的例子。在這個(gè)例子中一共有4個(gè)線程，其中兩個(gè)線程負(fù)責(zé)從文件讀取數(shù)據(jù)到公共的緩沖區(qū)，另兩個(gè)線程從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)作不同的處理（加和乘運(yùn)算）。

/* File sem.c */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define MAXSTACK 100 int stack[MAXSTACK][2]; int size=0; sem_t sem; /* 從文件1.dat讀取數(shù)據(jù)，每讀，信號(hào)量加一*/ void ReadData1(void){ 　FILE *fp=fopen("1.dat","r"); 　while(!feof(fp)){ 　　fscanf(fp,"%d %d",&stack[size][0],&stack[size][1]); 　　sem_post(&sem); 　　 size; 　} 　fclose(fp); } /*從文件2.dat讀取數(shù)據(jù)*/ void ReadData2(void){ 　FILE *fp=fopen("2.dat","r"); 　while(!feof(fp)){ 　　fscanf(fp,"%d %d",&stack[size][0],&stack[size][1]); 　　sem_post(&sem); 　　 size; 　} 　fclose(fp); } /*阻塞等待緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)后，釋放空間，繼續(xù)等待*/ void HandleData1(void){ 　while(1){ 　　sem_wait(&sem); 　　printf("Plus:%d %d=%dn",stack[size][0],stack[size][1], 　　stack[size][0] stack[size][1]); 　　--size; 　} } void HandleData2(void){ 　while(1){ 　　sem_wait(&sem); 　　printf("Multiply:%d*%d=%dn",stack[size][0],stack[size][1], 　　stack[size][0]*stack[size][1]); 　　--size; 　} } int main(void){ 　pthread_t t1,t2,t3,t4; 　sem_init(&sem,0,0); 　pthread_create(&t1,NULL,(void *)HandleData1,NULL); 　pthread_create(&t2,NULL,(void *)HandleData2,NULL); 　pthread_create(&t3,NULL,(void *)ReadData1,NULL); 　pthread_create(&t4,NULL,(void *)ReadData2,NULL); 　/* 防止程序過(guò)早退出，讓它在此無(wú)限期等待*/ 　pthread_join(t1,NULL); }

　　在Linux下，我們用命令gcc -lpthread sem.c -o sem生成可執(zhí)行文件sem。 我們事先編輯好數(shù)據(jù)文件1.dat和2.dat，假設(shè)它們的內(nèi)容分別為1 2 3 4 5 6 7 8 9 10和 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 ，我們運(yùn)行sem，得到如下的結(jié)果：

　　Multiply:-1*-2=2

　　Plus:-1 -2=-3

　　Multiply:9*10=90

　　Plus:-9 -10=-19

　　Multiply:-7*-8=56

　　Plus:-5 -6=-11

　　Multiply:-3*-4=12

　　Plus:9 10=19

　　Plus:7 8=15

　　Plus:5 6=11

　　從中我們可以看出各個(gè)線程間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。而數(shù)值并未按我們?cè)鹊捻樞蝻@示出來(lái)這是由于size這個(gè)數(shù)值被各個(gè)線程任意修改的緣故。這也往往是多線程編程要注意的問(wèn)題。

   線程標(biāo)識(shí)

　　函數(shù)原型：

　　#include

　　pthread_t pthread_self（void）；

　　pid_t getpid（void）；

　　getpid（）用來(lái)取得目前進(jìn)程的進(jìn)程識(shí)別碼，函數(shù)說(shuō)明

　　程序目的：實(shí)現(xiàn)在新建立的線程中打印該線程的id和進(jìn)程id

　　程序名稱(chēng)：pthread_id.c

　　/********************************************************************************************

　　**    Name:pthread_id.c

　　**    Used to study the multithread programming in Linux OS.

　　**    Showing how to get the thread's tid and the process's pid.

　　**    Author:zeickey

　　**    Date:2006/9/16

　　**    Copyright （c） 2006,All Rights Reserved!

　　*********************************************************************************************/

　　#include

　　#include

　　#include  /*getpid（）*/

　　void *create（void *arg）

　　{

　　printf（"New thread … \n"）；

　　printf（"This thread's id is %u  \n", （unsigned int）pthread_self（））；

　　printf（"The process pid is %d  \n",getpid（））；

　　return （void *）0;

　　}

　　int main（int argc,char *argv[]）

　　{

　　pthread_t tid;

　　int error;

　　printf（"Main thread is starting … \n"）；

　　error = pthread_create（&tid, NULL, create, NULL）；

　　if（error）

　　{

　　printf（"thread is not created … \n"）；

　　return -1;

　　}

　　printf（"The main process's pid is %d  \n",getpid（））；

　　sleep（1）；

　　return 0;

　　}

　　編譯方法：

　　gcc -Wall -lpthread pthread_id.c

　　執(zhí)行結(jié)果：

　　Main thread is starting …

　　The main process's pid is 3307

　　New thread …

　　This thread's id is 3086347152

　　The process pid is 3307

　　線程的終止

　　如果進(jìn)程中任何一個(gè)線程中調(diào)用exit，_Exit,或者是_exit，那么整個(gè)進(jìn)程就會(huì)終止，與此類(lèi)似，如果信號(hào)的默認(rèn)的動(dòng)作是終止進(jìn)程，那么，把該信號(hào)發(fā)送到線程會(huì)終止進(jìn)程。線程的正常退出的方式：

　　（1） 線程只是從啟動(dòng)例程中返回，返回值是線程中的退出碼

　?。?） 線程可以被另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行終止

　?。?） 線程自己調(diào)用pthread_exit函數(shù)

　　兩個(gè)重要的函數(shù)原型：

　　#include

　　void pthread_exit（void *rval_ptr）；

　　/*rval_ptr 線程退出返回的指針*/

　　int pthread_join（pthread_t thread,void **rval_ptr）；

　　/*成功結(jié)束進(jìn)程為0,否則為錯(cuò)誤編碼*/

    程序目的：線程正常退出，接受線程退出的返回碼

　　程序名稱(chēng)：pthread_exit.c

　　/********************************************************************************************

　　**    Name:pthread_exit.c

　　**    Used to study the multithread programming in Linux OS

　　**    A example showing a thread to exit and with a return code.

　　**    Author:zeickey

　　**    Date:2006/9/16

　　**    Copyright （c） 2006,All Rights Reserved!

　　*********************************************************************************************/

　　#include

　　#include

　　#include

　　void *create（void *arg）

　　{

　　printf（"new thread is created … \n"）；

　　return （void *）8;

　　}

　　int main（int argc,char *argv[]）

　　{

　　pthread_t tid;

　　int error;

　　void *temp;

　　error = pthread_create（&tid, NULL, create, NULL）；

　　if（ error ）

　　{

　　printf（"thread is not created … \n"）；

　　return -1;

　　}

　　error = pthread_join（tid, &temp）；

　　if（ error ）

　　{

　　printf（"thread is not exit … \n"）；

　　return -2;

　　}

　　printf（"thread is exit code %d \n", （int ）temp）；

　　return 0;

　　}

　　編譯方法：

　　gcc -Wall pthread_exit.c -lpthread

　　執(zhí)行結(jié)果：

　　new thread is created …

　　thread is exit code 8

　　例程總結(jié)：

　　可以看出來(lái)，線程退出可以返回線程的int數(shù)值。線程退出不僅僅可以返回線程的int數(shù)值，還可以返回一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

　　程序目的：線程結(jié)束返回一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　程序名稱(chēng)：pthread_return_struct.c

　　#include

　　#include

　　#include

　　struct menber

　　{

　　int a;

　　char *b;

　　}temp={8,"zieckey"};

　　void *create（void *arg）

　　{

　　printf（"new thread … \n"）；

　　return （void *）&temp;

　　}

　　int main（int argc,char *argv[]）

　　{

　　int error;

　　pthread_t tid;

　　struct menber *c;

　　error = pthread_create（&tid, NULL, create, NULL）；

　　if（ error ）

　　{

　　printf（"new thread is not created … \n"）；

　　return -1;

　　}

　　printf（"main … \n"）；

　　error = pthread_join（tid,（void *）&c）；

　　if（ error ）

　　{

　　printf（"new thread is not exit … \n"）；

　　return -2;

　　}

　　printf（"c->a = %d  \n",c->a）；

　　printf（"c->b = %s  \n",c->b）；

　　sleep（1）；

　　return 0;

　　}

　　編譯方法：

　　gcc -Wall pthread_return_struct.c -lpthread

　　執(zhí)行結(jié)果：

　　main …

　　new thread …

　　c->a = 8

　　c->b = zieckey

　　例程總結(jié)：

　　一定要記得返回的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要是在這個(gè)數(shù)據(jù)要返回的結(jié)構(gòu)沒(méi)有釋放的時(shí)候應(yīng)用，如果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化，那返回的就不會(huì)是我們所需要的，而是臟數(shù)據(jù)。

    在 Linux 平臺(tái)下，當(dāng)處理線程結(jié)束時(shí)需要注意的一個(gè)問(wèn)題就是如何讓一個(gè)線程善始善終，讓其所占資源得到正確釋放。在 Linux 平臺(tái)默認(rèn)情況下，雖然各個(gè)線程之間是相互獨(dú)立的，一個(gè)線程的終止不會(huì)去通知或影響其他的線程。但是已經(jīng)終止的線程的資源并不會(huì)隨著線程的終止而得到釋放，我們需要調(diào)用 pthread_join() 來(lái)獲得另一個(gè)線程的終止?fàn)顟B(tài)并且釋放該線程所占的資源

    多線程的未來(lái)

    信息的世界發(fā)展是非常迅速的。多線程技術(shù)也不例外在不斷發(fā)展著?！〗論?jù)相關(guān)消息透露,在HotChips會(huì)議上,AMD宣布下一代代號(hào)為Bulldozer“推土機(jī)”的處理器架構(gòu)將采用單核多線程技術(shù)(multi-threadingtechnology),類(lèi)似于Intel的超線程技術(shù)。

　　超線程（HT）是英特爾所研發(fā)的一種技術(shù)，于2002年發(fā)布。超線程的英文是HT技術(shù)，全名為Hyper-Threading，中文又名超線程。超線程技術(shù)原先只應(yīng)用于Xeon處理器中，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為Super-Threading。之后陸續(xù)應(yīng)用在Pentium 4中，將技術(shù)主流化。早期代號(hào)為Jackson。

　　AMD沒(méi)有透露有關(guān)其多線程能力和更多的細(xì)節(jié)，只說(shuō)推土機(jī)處理器將在2011年推出，支持單核多線程技術(shù)。不過(guò)，AMD的做法和Intel的 HT是不同的，更類(lèi)似于Sun的同步多線程技術(shù)（SimultaneousMulti-Threading），由1個(gè)物理擴(kuò)展到4個(gè)線程?！巴仆翙C(jī)擴(kuò)展出的單多線程技術(shù)和Intel的超線程采用的是不同方式。”AMD的代表PatConway也證實(shí)了這一點(diǎn)。 有趣的是，早些時(shí)候AMD還表示暫不考慮SMT或其他多線程技術(shù)，并將它應(yīng)用在當(dāng)下的處理器中。然而，AMD也認(rèn)同步多線程是未來(lái)處理器產(chǎn)品大幅提升性能的必要特征。

　　不過(guò)，AMD副總裁兼服務(wù)器工作站業(yè)務(wù)總經(jīng)理Patrick Patla接受采訪時(shí)，并沒(méi)有明確透露單核多線程技術(shù)的未來(lái)，而是繼續(xù)重申已經(jīng)公布的Opteron路線圖：“如果你看一下我們路線圖以及我們?cè)诙嗑€程處理器市場(chǎng)的表現(xiàn)就會(huì)知道，我們相信每條線程都擁有完整的是目前的選擇。2010年，我們就會(huì)推出12核處理器，2011年16核。我們相信未來(lái)幾年內(nèi)我們就能夠完善支持48或64線程環(huán)境，讓我們來(lái)看看2012到2013年會(huì)帶來(lái)些什么吧?！?/P>

　　既然2011年才是16核，那么2012到2013直接跳躍到48甚至64核似乎并不是那么正常。另外，Patrick Patla前面句句都在講“核”，而到了后面又變成了“線程”，似乎就在暗示到時(shí)AMD可能會(huì)采納單核多線程技術(shù)。
　　小結(jié)
　　其實(shí)多線程編程是一個(gè)很有意思也很有用的技術(shù)，使用多線程技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)螞蟻是目前常用的工具之一，使用多線程技術(shù)的grep比單線程的grep要快上幾倍，類(lèi)似的例子還有很多。希望大家能用多線程技術(shù)寫(xiě)出高效實(shí)用的好程序來(lái)。當(dāng)然發(fā)現(xiàn)多線程的更多用處就更好了。說(shuō)不定你就會(huì)在線程的發(fā)展史上留下你不可磨滅腳印哦。只要努力什么不能實(shí)現(xiàn)呢。信息的世界總是在發(fā)現(xiàn)中成長(zhǎng)的。你不定就是下一個(gè)發(fā)現(xiàn)者呢。