Linux多线程

多线程就是将一个线程的执行任务划分为多个线程来执行，线程的并发执行可以提高处理器的处理效率。

 

什么情况下使用多线程？

1. 当需要同时并发执行几项功能，互不干扰。

   例如：网络通信，通信一方应该启动至少两个线程：发送信息和接收信息线程。

   又如：生产者和消费者问题，生产者一边生产，消费者一边消费，而不是等到生产完了再消费。

 

 

2. 当有大量的IO时。因为IO时CPU处于空转状态，如果单线程会浪费CPU资源。

    例如：需要读取一个很大的文件，并对其处理，此时可以将文件分为几份，并发处理

    又如：当需要执行大量的sql语句时，可以将sql语句分成几份，并发执行

   

3. 当出现复杂计算时，可将复杂计算和其他不依赖于该计算结果的处理过程并发处理。

 

 

请问多线程和多进程如何选择？

 

 

Linux操作系统提供了LinuxThreads库，linuxThreads的库函数包含在pthread.h中。

 

LinuxThread中的主要库函数：

 

线程的创建和停止：

　　int pthread_create(pthread_t * pthread,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine(void*)),void *arg);调用此函数可以创建一个新的线程，新线程创建后执行start_routine 指定的程序。其中参数attr是用户希望创建线程的属性，当为NULL时表示以默认的属性创建线程。arg是向start_routine 传递的参数。当成功创建一个新的线程时，系统会自动为新线程分配一个线程ID号，并通过pthread 返回给调用者。

　void pthread_exit(void *value_ptr);调用该函数可以退出线程，参数value_ptr是一个指向返回状态值的指针。

  

 

线程控制：

　　pthread_self(void);为了区分线程，在线程创建时系统为其分配一个唯一的ID号，由pthread_create()返回给调用者，也可以通过pthread_self()获取自己的线程ID。

　　Int pthread_join (pthread_t thread , void * *status);这个函数的作用是等待一个线程的结束。调用pthread_join()的线程将被挂起直到线程ID为参数thread 指定的线程终止。

 

join方法测试：

 

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void * testjoin(void *arg){
     printf("this is the sub thread,thread id is %u\n",pthread_self());
     printf("the arg of sub thread is :%d\n",arg);
     sleep(5);
     pthread_exit(1);
}

void * main(){
     pthread_t  thd;
     int arg=1000;
     if((pthread_create(&thd,NULL,(void *)testjoin, (void *)arg)!=0){
         printf("thread create failed!\n");
         return;
      }
      int ret;
      pthread_join(thd,(void *)&ret);  
      printf("the exit code of subthread is %d\n",ret);
      printf("this is the main thread, thread id is:%u",pthread_self());
}

 

 

 

线程互斥:

      只有拥有互斥量的线程才具有访问资源的权限， 由于互斥对象只有一个，这就决定了任何情况下共享资源（代码或变量）都不会被多个线程同时访问。使用互斥不仅能够在同一应用程序的不同线程中实现资源的安 全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。Linux中通过pthread_mutex_t来定义互斥体机制完成互斥操作。具体的操作函数如下：

　　pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *attr);初使化一个互斥体变量mutex，参数attr表示按照attr属性创建互斥体变量mutex，如果参数attr为NULL，则以默认的方式创建。

　　pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);给一个互斥体变量上锁，如果mutex指定的互斥体已经被锁住，则调用线程将被阻塞直到拥有mutex的线程对mutex解锁为止。

　　Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);对参数mutex指定的互斥体变量解锁。

 

 

线程同步:

       线程同步就是线程等待某个事件发生，当等待的事件发生则继续执行，如果等待的时间没有到达则挂起等待。在Linux中是通过条件变量机制来实现线程同步的。

      Pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,const pthread_cond_t *attr);这个函数按参数attr指定的属性初使化一个条件变量cond。

      Pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);等待一个事件（条件变量）的发生，发出调用的线程自动阻塞，直到相应的条件变量被置1。等待状态的线程不占用CPU时间。

   　pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);解除一个等待参数cond指定的条件变量的线程的阻塞状态。

  

 

生产者和消费者问题：

 

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];
pthread_mutex_t mlock;
pthread_cond_t  mcond;
int index=0;

void * producer( void * arg){
     while(int i<100){
          put(i);
          printf("produce %d\n,i);
          i++;
     }

}

void * consumer(void *arg){ 
     sleep(5);
     int ret;
     while(int i<100){
          ret=get();
          printf("consume %d\n,ret);
          i++;
     }


}

void put(int n){
     pthread_mutex_lock(&mlock);
     while(index==BUFFER_SIZE){
          pthread_cond_wait(&mcond,&mlock);
     }
     pthread_cond_signal(&mcond);
     buffer(index)=n;
     index++;
     pthread_mutex_unlock(&mlock);

}

int get(){

     pthread_mutex_lock(&mlock);
     while(index==0){
          pthread_cond_wait(&mcond,&mlock);
     }
     pthread_cond_signal(&mcond);
     index--;
     int n=buffer(index);
     pthread_mutex_unlock(&mlock);
     return n;
}


void main(){
    pthread_mutex_init(&mlock,NULL);
    pthread_cond_init(&mcond,NULL);
    pthread_t proth;
    pthread_t conth;

    pthread_create(&proth,NULL,(void *)put,NULL);
    pthread_create(&conth,NULL,(void *)get,NULL);


}

 

 

 

 

一道google笔试题：

 

启动4个线程，向4个文件A，B，C，D里写入数据，每个线程只能写一个值。
线程1：只写1
线程2：只写2
线程3：只写3
线程4：只写4
4个文件A，B，C，D。
程序运行起来，4个文件的写入结果如下：
A：12341234。。。。
B：23412341。。。。
C：34123412。。。。
D：41234123。。。。

 

实现思路：

 

线程1： for(int i=0;;i++){ fprint((1+i)mod5,"A");}

线程2： for(int i=0;;i++){ fprint((2+i)mod5,"B");}

线程3： for(int i=0;;i++){ fprint((3+i)mod5,"C");}

线程4： for(int i=0;;i++){ fprint((4+i)mod5,"D");}

注意：取模的值为0，则i++ 再取模输入文件