Linux下的线程

一、线程的优点

与传统进程相比，用线程来实现相同的功能有如下优点：

（1)系统资源消耗低。

（2)速度快。

（3)线程间的数据共享比进程间容易的多。

二、多线程编程简单实例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>


void
thread1_routine(void)
{
    printf("new thread:thread_id is %u, process_id is %u
",
         pthread_self(), getpid());
}
void
thread2_routine(void)
{
    printf("new thread:thread_id is %u, process_id is %u
",
         pthread_self(), getpid());
}

int
main(void)
{
    pthread_t pt;
    printf("old thread:thread_id is %u, process_id is %u
",
        pthread_self(), getpid()); 
    pthread_create(&pt, NULL, (void *)thread1_routine, NULL);
    pthread_create(&pt, NULL, (void *)thread2_routine, NULL);
    usleep(5);
    return(0);
}

运行结果如下（可以看出在同一个进程中有三个不同的线程同时在运行）：

三、线程属性

线程属性包括绑定属性、分离属性、堆栈地址、堆栈大小和优先级。其中分离属性、堆栈地址以及堆栈大小的介绍可参考http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3522583.html。系统默认的是非邦定、非分离、缺省1M的堆栈、与父进程同样级别的优先级。在pthread_create中，把第二个参数设置为NULL的话，将采用默认的属性配置。

1、绑定属性

线程可以分为用户级线程和内核级线程两种（可参考http://blog.csdn.net/songjinshi/article/details/9042265以及http://www.xuebuyuan.com/1380720.html），而绑定属性正是设置用户级线程和内核级线程之间的关系。

绑定属性分为两种：绑定和非绑定。在绑定属性下，一个用户级线程固定分配给一个内核线程，因为CPU时间片的调度是面向内核线程（轻量级进程）的，因此具有绑定属性的线程可以保证在需要的时候总有一个内核线程与之对应。在非绑定属性下，用户线程和内核线程的关系不是始终固定的，而是由系统根据实际情况分配的。

2、优先级

四、线程互斥

生产者消费者实例（多线程+互斥量）：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sched.h>

void *producter_f(void *arg);
void *consumer_f(void *arg);

int buffer_has_item = 0;
pthread_mutex_t mutex;
int running = 1;

int 
main(void)
{
    pthread_t consumer_t;
    pthread_t producter_t;

    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    pthread_create(&producter_t, NULL, (void *)producter_f, NULL);

    pthread_create(&consumer_t, NULL, (void *)consumer_f, NULL);

    sleep(1);      /* 等待线程创建完毕 */
    running = 0;
    pthread_join(consumer_t, NULL);
    pthread_join(producter_t, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return(0);
}

void *
producter_f(void *arg)
{
    while(running)
    {
        if(buffer_has_item < 10) /* 最多允许生产10个 */
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            buffer_has_item++;
            printf("product, total: %d
", buffer_has_item);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
    }
}

void *
consumer_f(void *arg)
{
    while(running)
    {
        if(buffer_has_item > 0)   /* 缓冲区为空时不允许再消费 */
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            buffer_has_item--;
            printf("consume, total: %d
", buffer_has_item);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
    }
}

编译运行结果如下：

五、线程中使用信号量

（此处使用的信号量是POSIX无名信号量：http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3564306.html）

线程的信号量与进程的信号量类似，使用线程的信号量可以高效地完成基于线程的资源计数。信号量实际上是一个非负的整数计数器，用来实现对公共资源的控制。在公共资源增加的时候，信号量的值增加；公共资源消耗的时候，信号量的值减少；只有当信号量的值大于0时，才能允许访问信号量所代表的公共资源。

生产者消费者实例（多线程+信号量）：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

void *producter_f(void *arg);
void *consumer_f(void *arg);

sem_t sem;
int running = 1;

int 
main(void)
{
    pthread_t consumer_t;
    pthread_t producter_t;
    
    sem_init(&sem, 0, 16);

    pthread_create(&producter_t, NULL, (void *)producter_f, NULL);

    pthread_create(&consumer_t, NULL, (void *)consumer_f, NULL);

    sleep(1);
    running = 0;
    pthread_join(consumer_t, NULL);
    pthread_join(producter_t, NULL);
    sem_destroy(&sem);

    return(0);
}

void *
producter_f(void *arg)
{
    int semval = 0;
    while(running)
    {
        usleep(1);
        sem_post(&sem);
        sem_getvalue(&sem, &semval);
        printf("product, total: %d
", semval);
    }
}

void *
consumer_f(void *arg)
{
    int semval = 0;
    while(running)
    {
        usleep(1);
        sem_wait(&sem);
        sem_getvalue(&sem, &semval);
        printf("consume, total: %d
", semval);
    }
}

编译运行如下：

更多关于线程的介绍可参考http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3518114.html及其后续博文。