多线程编程课件.ppt

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1、多线程编程本章目标：掌握Linux中线程的基本概念掌握Linux中线程的创建及使用能够独立编写多线程程序能够处理多线程中的变量问题能够处理多线程中的同步文件8.1Linux下线程概述8.1.1线程概述进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。每个进程都拥有自己的数据段、代码段和堆栈段，这就造成了进程在进行切换等操作时都需要有比较负责的上下文切换等动作。为了进一步减少处理机的空转时间支持多处理器和减少上下文切换开销，进程在演化中出现了另一个概念——线程。它是一个进程内的基本调度单位，也可以称为轻量级进程。线程是在共享内存空间中并发的多道执行路径，它们共享一个进程的资源，如文件描述和信

2、号处理。因此，大大减少了上下文切换的开销。同进程一样，线程也将相关的变量值放在线程控制表内。一个进程可以有多个线程，也就是有多个线程控制表及堆栈寄存器，但却共享一个用户地址空间。要注意的是，由于线程共享了进程的资源和地址空间，因此，任何线程对系统资源的操作都会给其他线程带来影响，因此，多线程中的同步就是非常重要的问题了。在多线程系统中，进程与线程的关系如表8.1所示。8.1.2线程分类线程按照其调度者可以分为用户级线程和核心级线程两种。（1）用户级线程用户级线程主要解决的是上下文切换的问题，它的调度算法和调度过程全部由用户自行选择决定，在运行时不需要特定的内核支持。在这里，操作系统

3、往往会提供一个用户空间的线程库，该线程库提供了线程的创建、调度、撤销等功能，而内核仍然仅对进程进行管理。如果一个进程中的某一个线程调用了一个阻塞的系统调用，那么该进程包括该进程中的其他所有线程也同时被阻塞。这种用户级线程的主要缺点是在一个进程中的多个线程的调度中无法发挥多处理器的优势。（2）核心级线程这种线程允许不同进程中的线程按照同一相对优先调度方法进行调度，这样就可以发挥多处理器的并发优势。现在大多数系统都采用用户级线程与核心级线程并存的方法。一个用户级线程可以对应一个或几个核心级线程，也就是“一对一”或“多对一”模型。这样既可满足多处理机系统的需要，也可以最大限度地减少调度开

4、销。8.2Linux线程实现8.2.1线程基本操作1．线程创建和退出（1）函数说明线程创建:pthread_create。线程退出:(1)在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数，在该函数运行完之后，该线程也就退出了，这也是线程退出一种方法。(2)另一种退出线程的方法是使用函数pthread_exit。由于exit的作用是使调用进程终止，往往一个进程包含多个线程，因此，在使用exit之后，该进程中的所有线程都终止了。因此，在线程中就可以使用pthread_exit来代替进程中的exit。线程退出之后，退出线程所占用的资源并不会随着线程的终止而得到释放。pthread_join()函

5、数。pthread_join可以用于将当前线程挂起，等待线程的结束。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源就被收回。（2）函数格式如：pthread_create(&id3,NULL,(void*)thread3,&tmp);（3）函数使用以下实例中创建了两个线程，其中第一个线程是在程序运行到中途时调用pthread_exit函数退出，第二个线程正常运行退出。在主线程中收集这两个线程的退出信息，并释放资源。从这个实例中可以看出，这两个线程是并发运行的。gcc-othth.c-lpthread(编译的时候要加入线程库

6、)/*1threadAndProcess.c*/8.2.2线程访问控制由于线程共享进程的资源和地址空间，因此在对这些资源进行操作时，必须考虑到线程间资源访问的惟一性问题，这里主要介绍POSIX中线程同步的方法，主要有互斥锁和信号量的方式。1．mutex互斥锁线程控制（1）函数说明mutex是一种简单的加锁的方法来控制对共享资源的存取。这个互斥锁只有两种状态，也就是上锁和解锁.可以把互斥锁看作某种意义上的全局变量。在同一时刻只能有一个线程掌握某个互斥上的锁，拥有上锁状态的线程能够对共享资源进行操作。若其他线程希望上锁一个已经上锁了的互斥锁，则该线程就会挂起，直到上锁的线程释放掉互斥

7、锁为止。可以说，这把互斥锁使得共享资源按序在各个线程中操作。互斥锁的操作主要包括以下几个步骤。互斥锁初始化：pthread_mutex_init互斥锁上锁：pthread_mutex_lock互斥锁判断上锁：pthread_mutex_trylock（如果已经上锁，则返回EBUSY；如果没上锁，则给它上锁，成功为0，不成功为其他值）互斥锁解锁：pthread_mutex_unlock消除互斥锁：pthread_mutex_destroy互斥锁可以分为:快速锁:指调用线