linux多線程編程（四）_Linux

linux線程分為兩類：一是核心級支援線程，二是使用者級的線程。一般都為使用者級的線程。

一、多線程的幾個常見函數

要建立多線程必須載入pthread.h檔案，庫檔案pthread。線程的標識符pthread_t在標頭檔/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定義：typedef  unsigned  long  int  pthread_t

1.建立線程:

int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
           const pthread_attr_t *restrict attr,
           void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);
參數:
      thread輸出線程id
     attr 線程屬性， 預設NULL
      start_routine線程執行函數
      arg線程執行參數 
note:函數成功返回0 否則返回錯誤碼

2.等待指定線程結束:

int pthread_join(pthread_t thread,void **value_ptr);
參數:
      thread一個有效線程id
      value_ptr 接收線程傳回值的指標
note:調用此函數的線程在指定的線程退出前將處於掛起狀態或出現錯誤而直接返回，如果value_ptr非NULL則value_ptr指向線程傳回值的指標，函數成功後指定的線程使用的資源將被釋放。

3.退出線程:

int pthread_exit(void * value_ptr);
參數:
      value_ptr 線程傳回值指標
note: ptrhead_exit()退出調用此函數的線程並釋放該線程佔用的資源。

4.擷取當前線程id:

pthread_t pthread_self(void);
參數:     
note:返回當前函數的id

5.互斥

建立互斥:
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
                     const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
參數:
      mutex輸出互斥id
     attr 互斥屬性， 預設NULL
note:函數成功返回0 否則返回錯誤碼
鎖住互斥:
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
參數:
      mutex互斥id
note:如果指定的互斥id已經被鎖住那麼呼叫線程在互斥id完全解鎖前將一直處於掛起狀態,否則將鎖住互斥體。
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
參數:
      mutex互斥id
note:如果指定的互斥id已經被鎖住那麼將直接返回一個錯誤，通過判斷此錯誤來進行不同的處理。pthread_mutex_trylock和pthread_mutex_lock相似，不同的是pthread_mutex_trylock只有在互斥被鎖住的情況下才阻塞。
解鎖互斥:
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
參數:
     mutex互斥id
note:如果指定的互斥id已經被鎖住那麼對其解鎖
釋放互斥:
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
參數:
     mutex互斥id
note:釋放指定的mutex佔用的資源。
函數pthread_mutex_init和pthread_mutex_destroy分別是互斥鎖的建構函式和解構函式。

 二、多線程同步

1.互斥體

互斥量（mutex）相當於一把鎖，可以保證以下三點：
◎原子性：如果一個線程鎖定一個互斥量，那麼臨界區內的操作要麼全部完成，要麼一個也不執行。
◎惟一性：如果一個線程鎖定一個互斥量，那麼在它解除鎖定之前，沒有其他線程可以鎖定這個互斥量。
◎非繁忙等待：如果一個線程已經鎖定一個互斥量，第二個線程又試圖去鎖定這個互斥量，則第二個線程將被掛起（不佔用任何CPU資源），直到第一個線程解除對這個互斥量的鎖定為止。

2.條件變數

條件變數是一種可以使線程（不消耗CPU）等待某些事件發生的機制。某些線程可能守候著一個條件變數，直到某個其他的線程給這個條件變數發送一個訊號，這時這些線程中的一個線程就會蘇醒，處理這個事件。但條件變數不提供鎖定，所以它必須與一個互斥量同時使用，提供訪問這個環境變數時必要的鎖定。
3.訊號量
Dijkstra提出了訊號量的概念，訊號量是一種特殊的變數，只可以取正整數值，對這個正整數只能採取兩種操作：P操作（代表等待，關操作）和V操作（代表訊號，開操作）。
P/V操作定義如下（假設我們有一個訊號量sem） ：
P（sem）：如果sem的值大於0，則sem減1；如果sem的值為0，則掛起該線程。
V（sem）：如果有其它進程因等待sem而掛起，則讓它恢複執行；如果沒有線程等待sem而被掛起，則sem加上1。
訊號集的建立與開啟
int semget(key_t key,int nsems,int flag);
對訊號量的操作
int semop(int semid,struct sembuf semoparray[],size_t nops);
對訊號量的控制
int semctl(int semid,int semnum int cmd,union semun arg);
附：經典的生產者－消費者問題（Producer-Costomer）是一個著名的同步問題。