LINUX下的多线程
首先整理一下进程和线程概念
进程概念
进程是表示资源分配的基本单位,又是调度运行的基本单位。例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等。然后,把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它,为它分配CPU以及其它有关资源,该进程才真正运行。所以,进程是系统中的并发执行的单位。
在Mac、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中,进程的功能发生了变化:它只是资源分配的单位,而不再是调度运行的单位。在微内核系统中,真正调度运行的基本单位是线程。因此,实现并发功能的单位是线程。
线程概念
线程是进程中执行运算的最小单位,亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务,那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一。例如,假设用户启动了一个窗口中的数据库应用程序,操作系统就将对数据库的调用表示为一个进程。假设用户要从数据库中产生一份工资单报表,并传到一个文件中,这是一个子任务;在产生工资单报表的过程中,用户又可以输人数据库查询请求,这又是一个子任务。这样,操作系统则把每一个请求――工资单报表和新输人的数据查询表示为数据库进程中的独立的线程。线程可以在处理器上独立调度执行,这样,在多处理器环境下就允许几个线程各自在单独处理器上进行。操作系统提供线程就是为了方便而有效地实现这种并发性
引入线程的好处
(1)易于调度。
(2)提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。
(3)开销少。创建线程比创建进程要快,所需开销很少。
(4)利于充分发挥多处理器的功能。通过创建多线程进程(即一个进程可具有两个或更多个线程),每个线程在一个处理器上运行,从而实现应用程序的并发性,使每个处理器都得到充分运行。
Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口,称为pthread。
1.1创建线程
POSIX通过pthread_create()函数创建线程,API定义如下:
int pthread_create(pthread_t * thread, pthread_attr_t * attr,void (start_routine)(void *), void * arg)
与fork()调用创建一个进程的方法不同,pthread_create()创建的线程并不具备与主线程(即调用pthread_create()的线 程)同样的执行序列,而是使其运行start_routine(arg)函数。thread返回创建的线程ID,而attr是创建线程时设置的线程属性 (见下)。pthread_create()的返回值表示线程创建是否成功。尽管arg是void *类型的变量,但它同样可以作为任意类型的参数传给start_routine()函数;同时,start_routine()可以返回一个void *类型的返回值,而这个返回值也可以是其他类型,并由pthread_join()获取.
与线程取消相关的pthread函数
int pthread_cancel(pthread_t thread)
发送终止信号给thread线程,如果成功则返回0,否则为非0值。发送成功并不意味着thread会终止。
参数:
第一个参数为被等待的线程标识符
第二个参数为一个用户定义的指针,它可以用来存储被等待线程的返回值。
因为项目中是在一个单例对象中,涉及的多线程问题,所以,单例模式只能有一个对象,多个线程应该是调用的同一个对象的同一个方法,那该方法应该如何运行呢?
局部变量不会受多线程影响
成员变量会受到多线程影响
多个线程应该是调用的同一个对象的同一个方法:
如果方法里无成员变量,那么不受任何影响
如果方法里有成员变量,只有读操作,不受影响
存在写操作,考虑多线程影响。
常用线程锁:
1直接操作 mutex,即直接调用 mutex 的 lock / unlock 函数.
boost::mutex mutex;
mutex.lock();
mutex.unlock();
2 使用 lock_guard 自动加锁、解锁。原理是 RAII,和智能指针类似.
boost::mutex mutex;
boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mutex);
3 使用 unique_lock 自动加锁、解锁。
nique_lock 与 lock_guard 原理相同,但是提供了更多功能(比如可以结合条件变量使用)。
注意:mutex::scoped_lock 其实就是 unique_lock 的 typedef。
boost::unique_lock<boost::mutex> lock(mutex);
unique_lock和lock_guard最大的不同是unique_lock不需要始终拥有关联的mutex,而lock_guard始终拥有mutex。这意味着unique_lock需要利用owns_lock()判断是否拥有mutex。另外,如果要结合使用条件变量,应该使用unique_lock。
pthread_mutex_lock的作用:
pthread_mutex_lock的作用实际就是上锁,这个函数和pthread_mutex_unlock配套使用。
两句函数中间的代码就是被上锁的代码,被上锁的代码只能有一个线程使用,别的线程执行到这里会发生阻塞,只有unlock之后,别的线程才能使用lock之后进入代码。