8.1 线程概念
一个程序如何同时（宏观）完成多个任务？
- 使用fork和exec同时运行多个程序
- 使用线程在同一个程序中同时运行多个程序
一个进程至少包含一个线程，此外可以创建多个线程，线程之间彼此平等，称原来的线程为主线程。
进程是资源分配的最小单位，而线程是计算机中独立运行、CPU调度的最小单元。(只携带一个栈)
同一进程中的线程共享整个进程空间。
线程有时也被称为轻量级进程。
多进程与多线程的选择：
- 需要频繁创建和销毁，选择多线程
- 需要大量计算，选择多线程
- 在通信方面，线程间通信更加方便高效，并发处理间的相关性比较强的，选择多线程，可提高应用程序响应速度
- 对可靠性有一定要求，多进程更加安全可靠，因为多线程共享进程的地址空间，对资源进行同步互斥访问容易出现错误
- 若编程与调试都相对较简单的程序，选择多进程。
<br /><br />linux系统内核级的线程实现机制符合POSIX（Portable Operating System Interface of UNIX/LINUX,可移植的操作系统接口）规范，对于用户级的多线程编程接口也遵循POSIX标准，称为Pthread（POSIX Thread）。<br />linux采用Pthread线程库实现对线程的访问与控制。linux下编写多线程应用程序需要使用头文件pthread.h,链接时也需要库libpthread.a，所以编译时需要给出-lpthread选项。<br />gcc -o thread thread.c -lpthread<br />
8.2 线程基本操作
8.2.1 线程创建
<br />start_routine:线程创建后调用的函数，也称线程函数的起始地址。
8.2.2 线程的退出与等待
线程结束方式有三种：正常结束；中途退出（pthread_exit）；被其他线程强制退出(pthread_cancel)
//thread_create.c//线程创建#include <pthread.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>void *thread_fun();int main(int argc, char **argv){int rtn;pthread_t thread_id;rtn = pthread_create(&thread_id, NULL, &thread_fun, NULL);if(rtn != 0){perror("pthread_create error !");exit(1);}sleep(1);//给创建的子进程执行时间1s，也是让主线程休息1s，等待新创建的线程结束后再退出；//否则主线程返回或调用exit()退出，整个进程将会终止，进程中所有线程也会终止。return 0;}void *thread_fun(){pthread_t new_thid;new_thid = pthread_self();printf("This is a new thread, thread ID is %u\n", new_thid);printf("-----end-----\n");}
线程可隐式退出（执行函数结束），也可显式调用pthread_exit()；
void pthread_exit(void *value_ptr);
参数：指向返回状态的指针，可置为NULL。
线程内调用pthread_exit与exit的区别：
- pthread_exit结束当前主线程，进程不会结束，进程中的其他线程也不会终止
- exit结束当前进程，当前进程内的其他线程也被结束
有时一个线程为了等待某个线程执行结束，需要使用pthread_join挂起当前线程等待另一个线程结束。
默认线程退出后资源不主动释放，需要调用pthread_join等待并释放资源。
//thread_join.c//线程等待#include <pthread.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>void *thread_fun(void *ptr);int main(int argc, char **argv){int rtn1, rtn2;pthread_t thread_id1;pthread_t thread_id2;char *message1 = "new_thread1";char *message2 = "new_thread2";rtn1 = pthread_create(&thread_id1, NULL, &thread_fun, (void*)message1);if(rtn1 != 0){perror("pthread_create error !");exit(1);}rtn2 = pthread_create(&thread_id2, NULL, (void*)thread_fun, (void*)message2);if(rtn2 != 0){perror("pthread_create error !");exit(1);}pthread_join(thread_id1, NULL);pthread_join(thread_id2, NULL);printf("thread1 return %d\n", rtn1);printf("thread2 return %d\n", rtn2);return 0;}void *thread_fun(void *ptr){pthread_t new_thid;char *message;message = (char*)ptr;new_thid = pthread_self();printf("This is a new thread, thread ID is %u, message: %s\n", new_thid, message);sleep(2);printf("-----end-----\n");}
虽然新创建的子线程sleep()休眠了一段时间，但在主线程中调用了pthread_join来等待新线程结束，所以主线程不会过早退出。
8.2.3 线程的取消
8.3 线程间通信
线程间共享进程的地址空间，因此线程间通信的难点在于对共享资源访问时的同步与互斥。线程间的同步互斥问题可以使用互斥锁、条件变量、信号量和读写锁来解决。
互斥锁使用前应先初始化，可使用函数pthread_mutex_init动态初始化，也可以使用静态初始化：
pthread_mutex_t mutex= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//thread_mutex.c//用互斥锁实现多线程的同步互斥#include <pthread.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int count = 0;void *thread_fun();int main(int argc, char **argv){int rtn1, rtn2;pthread_t thread_id1;pthread_t thread_id2;rtn1 = pthread_create(&thread_id1, NULL, &thread_fun, NULL);rtn2 = pthread_create(&thread_id2, NULL, &thread_fun, NULL);pthread_join(thread_id1, NULL);pthread_join(thread_id2, NULL);pthread_exit(0);}void *thread_fun(){pthread_mutex_lock(&mutex);count++;sleep(1);printf("count = %d\n", count);pthread_mutex_unlock(&mutex);}
上述程序实现了对共享的全局变量count进行互斥访问。
当读写锁是写加锁状态时, 在这个锁被解锁之前, 所有试图对这个锁加锁的线程都会被阻塞.
当读写锁在读加锁状态时, 所有试图以读模式对它进行加锁的线程都可以得到访问权, 但是如果线程希望以写模式对此锁进行加锁, 它必须直到所有的线程释放锁.
通常, 当读写锁处于读模式锁住状态时, 如果有另外线程试图以写模式加锁, 读写锁通常会阻塞随后的读模式锁请求, 这样可以避免读模式锁长期占用, 而等待的写模式锁请求长期阻塞.
读写锁适合于对数据结构的读次数比写次数多得多的情况. 因为, 读模式锁定时可以共享, 以写模式锁住时意味着独占, 所以读写锁又叫共享-独占锁.
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