1、Linux多線程，基本概念)

說明：以下內容，根據參考中【1~6】內容整理而得。

一、基本概念

1、線程是電腦中獨立啟動並執行最小單位。進程是分配資源的單位。

2、為什麼使用多線程？

（1）啟動一個新的進程必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的資料表來維護它的程式碼片段、堆棧段和資料區段，這是一種"昂貴"的多任務工作方式。而運行於一個進程中的多個線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共用大部分資料，啟動一個線程所花費的空間遠遠小於啟動一個進程所花費的空間，而且，線程間彼此切換所需的時間也遠遠小於進程間切換所需要的時間。據統計，總的說來，一個進程的開銷大約是一個線程開銷的30倍左右。

（2）使用多線程的理由之二是線程間方便的通訊機制。對不同進程來說，它們具有獨立的資料空間，要進行資料的傳遞只能通過通訊的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。線程則不然，由於同一進程下的線程之間共用資料空間，所以一個線程的資料可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當然，資料的共用也帶來其他一些問題，有的變數不能同時被兩個線程所修改，有的子程式中聲明為static的資料更有可能給多線程程式帶來災難性的打擊，這些正是編寫多線程程式時最需要注意的地方。

此外，多線程程式作為一種多任務、並發的工作方式，當然有以下的優點：

1) 提高應用程式響應。這對圖形介面的程式尤其有意義，當一個操作耗時很長時，整個系統都會等待這個操作，此時程式不會響應鍵盤、滑鼠、菜單的操作，而使用多線程技術，將耗時間長度的操作（time consuming）置於一個新的線程，可以避免這種尷尬的情況。

2) 使多CPU系統更加有效。作業系統會保證當線程數不大於CPU數目時，不同的線程運行於不同的CPU上。

3) 改善程式結構。一個既長又複雜的進程可以考慮分為多個線程，成為幾個獨立或半獨立的運行部分，這樣的程式會利於理解和修改。

3、線程不像進程那樣，不是按照嚴格的父子層次來組織的。和一個進程相關的線程組成一個對等線程池（a pool of peers）。對等（線程）池概念的主要影響是，一個線程可以殺死它的任何對等線程，或者等待它的任意對等線程終止；進一步來說，每個對等線程都能讀寫相同的共用資料。

4、相關函數

1）建立線程

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *),void *arg);

pthread_t pthread_self(void);

int pthread_equal(pthread_t thread1,pthread_t thread2);

int pthread_once(pthread_once_t *once_control,void(*init_routine)(void));

    linux系統支援POSIX多線程介面，稱為pthread。編寫linux下的多線程程式，需要包含標頭檔pthread.h，連結時需要使用庫libpthread.a。

    如果在主線程裡面建立線程，程式就會在建立線程的地方產生分支，變成兩個部分執行。線程的建立通過函數pthread_create來完成。成功返回0。

參數：

thread: 參數是一個指標，當線程成功建立時，返回建立線程ID。

attr: 用於指定線程的屬性

start_routine: 該參數是一個函數指標，指向線程建立後要調用的函數。

arg: 傳遞給線程函數的參數。

2）線程終止

兩種方式終止線程。

第一通過return從線程函數返回，

第二種通過調用pthread_exit()函數使線程退出。

需要注意的地方：一是，主線程中如果從main函數返回或是調用了exit函數退出主線程，則整個進程終止，此時所有的其他線程也將終止。另一種是，如果主線程調用pthread_exit函數，則僅僅是主線程消亡，進程不會結束，其他線程也不會結束，知道所有的線程都結束時，進程才結束。

3）線程屬性

/* man pthread_attr_init */

typedef struct

{

  int                  detachstate;    //是否與其他線程脫離同步

  int                  schedpolicy;    //新線程的調度策略

  struct sched_param    schedparam;        //運行優先順序等

  int                  inheritsched;    //是否繼承調用者線程的值

  int             scope;       //線程競爭CPU的範圍(優先順序的範圍)

  size_t             guardsize;        //警戒堆棧的大小

  int                  stackaddr_set;    //堆棧地址集

  void *              stackaddr;        //堆棧地址

  size_t             stacksize;        //堆棧大小

} pthread_attr_t;

    屬性值不能直接設定，須使用相關函數進行操作，初始化的函數為pthread_attr_init，這個函數必須在pthread_create函數之前調用。

（1）關於線程綁定

    關於線程的綁定，牽涉到另外一個概念：輕進程（LWP：Light Weight Process）。輕進程可以理解為核心線程，它位於使用者層和系統層之間。系統對線程資源的分配、對線程的控制是通過輕進程來實現的，一個輕進程可以控制一個或多個線程。預設狀況下，啟動多少輕進程、哪些輕進程來控制哪些線程是由系統來控制的，這種狀況即稱為非綁定的。綁定狀況下，則顧名思義，即某個線程固定的"綁"在一個輕進程之上。被綁定的線程具有較高的響應速度，這是因為CPU時間片的調度是面向輕進程的，綁定的線程可以保證在需要的時候它總有一個輕進程可用。通過設定被綁定的輕進程的優先順序和調度級可以使得綁定的線程滿足諸如即時反應之類的要求。

    設定線程綁定狀態的函數為pthread_attr_setscope，它有兩個參數，第一個是指向屬性結構的指標，第二個是綁定類型，它有兩個取值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM（綁定的）和PTHREAD_SCOPE_PROCESS（非綁定的）。下面的代碼即建立了一個綁定的線程。

#include <pthread.h>

pthread_attr_t attr;

pthread_t tid;

 

/*初始化屬性值，均設為預設值*/

pthread_attr_init(&attr);

pthread_attr_setscope(&attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);

pthread_create(&tid, &attr, (void *) my_function, NULL);