了解線程

特此說明: 劉超的趣談linux操作系統是比較重要的參考資料，本文大部分內容和所有圖片來源于這個專欄。

背景知識

之前了解了進程的創建過程，其實進程默認也有一個主線程(也可以包含其他線程)。線程是負責執行二進制指令的，它會根據項目執行計劃書，一行一行執行下去。進程要比線程管的寬多了，除了執行指令之外，內存、文件系統等等都要它來管。

例如，此時有一個開發網站的項目。我們想把它拆解成多個網頁任務，并行執行，最后做一個整合。類似的，在程序實現上，也可以將一個功能拆分成多個子任務。可以使用多進程的并行方案，但是有兩個問題

第一，創建進程占用資源太多；

第二，進程之間的通信需要數據在不同的內存空間傳來傳去，無法共享。

使用多線程可以很好的解決這兩個問題(多個線程是共享一個進程的資源)。那么，如何創建一個線程任務，線程間又如何對數據操作的呢？

代碼示例

1、 編輯&編譯&運行

# download.c

//download.c #include #include #include #include #define NUM_OF_TASKS 5 void *downloadfile(void *filename) { printf("I am downloading the file %s!\n", (char *)filename); sleep(5); long downloadtime = rand()%100; printf("I finish downloading the file within %d minutes!\n", downloadtime); pthread_exit((void *)downloadtime); } int main(int argc, char *argv[]) { char files[NUM_OF_TASKS][20]={"file1.avi","file2.rmvb","file3.mp4","file4.wmv","file5.flv"}; pthread_t threads[NUM_OF_TASKS]; // 聲明線程對象 int rc; int t; int downloadtime[NUM_OF_TASKS]; // 聲明線程屬性 pthread_attr_t thread_attr; pthread_attr_init(&thread_attr); pthread_attr_setdetachstate(&thread_attr,PTHREAD_CREATE_JOINABLE); for(t=0;t

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# 編譯

gcc download.c -lpthread

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# 運行

# ./a.out creating thread 0, please help me to download file1.avi creating thread 1, please help me to download file2.rmvb I am downloading the file file1.avi! creating thread 2, please help me to download file3.mp4 I am downloading the file file2.rmvb! creating thread 3, please help me to download file4.wmv I am downloading the file file3.mp4! creating thread 4, please help me to download file5.flv I am downloading the file file4.wmv! I am downloading the file file5.flv! I finish downloading the file within 83 minutes! I finish downloading the file within 77 minutes! I finish downloading the file within 86 minutes! I finish downloading the file within 15 minutes! I finish downloading the file within 93 minutes! Thread 0 downloads the file file1.avi in 83 minutes. Thread 1 downloads the file file2.rmvb in 86 minutes. Thread 2 downloads the file file3.mp4 in 77 minutes. Thread 3 downloads the file file4.wmv in 93 minutes. Thread 4 downloads the file file5.flv in 15 minutes.

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2、 總體流程

線程數據

1、 線程數據分類

線程棧上的本地數據，相當于函數中的局部變量。通過ulimit -a命令查看線程棧的空間大小。

在整個進程里共享的全局數據，相當于程序中的全部變量。多個線程同時對共享資源訪問會造成沖突，所以需要額外的機制控制。

線程私有數據，通過key-value形式存儲。通過函數接口操作。多線程可以使用同一個key值，但是各自有不同的value；在線程退出自動析構釋放value。

2、 總結框圖

3、 數據保護

對共享數據的訪問過程中，使用同步互斥機制

互斥鎖(Mutex)

互斥鎖(Mutex) + 條件變量

信號量

參考資料

極客專欄 - 線程：如何讓復雜的項目并行執行？

線程同步和互斥的區別

任務調度

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