Linux应用软件编程（多任务并发：线程）

fhq_fn_jgd

218人浏览 · 2026-08-27 19:14:59

fhq_fn_jgd · 2026-08-27 19:14:59 发布

2. 线程

1. 什么是线程

线程是一个轻量级的进程，用来实现多任务并发。

线程是操作系统任务调度的最小单位。

线程由某个进程创建。

2. 线程的创建

线程由所在进程创建，创建时，进程为其分配独立的栈区空间（默认8M）。

同一个进程中的线程，共用所在进程的堆区、数据区、文本区。

3. 线程的调度

宏观并行

微观串行

4. 线程消亡

线程退出

回收线程的资源空间

5. 进程和线程的区别*

进程	线程
正在执行的程序	轻量级的进程
操作系统资源分配的最小单位	操作系统任务调度的最小单位
资源空间消耗大（0-4G虚拟内存空间）	资源空间消耗小（栈区独立，其他区域共享）
进程效率低（创建、任务切换）	线程效率高（创建、任务切换）
进程安全性高（进程空间独立）	线程安全性低
进程间通信较复杂，需要用到IPC机制	线程间通信简单（全局变量）
在相同资源平台下，多进程的并发量少于多线程

6. 线程相关接口

pthread_create();

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                          void *(*start_routine) (void *), void *arg);
功能：创建并启动一个线程
参数：
    thread ：保存线程ID的变量地址
    attr ：设置线程属性
        NULL ：按照默认属性创建
    start_routine ：函数指针，线程启动后要执行的任务的函数地址（线程任务函数）
    arg ：传递给线程任务函数的参数
返回值：
    成功：0
    失败：非0

注意：1. 编译和链接时要加-lpthread，表示链接线程库。

2. 线程执行时，线程所在的进程不能先退出。

pthread_exit();

void pthread_exit(void *retval);
功能：结束一个线程
参数：
    retval ：可以用来保存线程退出时传递的参数
            和return返回的指针类似
注意：
线程退出：
    1. 在线程任务中return
    2. 在线程任务中pthread_exit
    3. 在线程中exit，让所在进程直接退出

phtread_self();

pthread_join();

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
功能：等待回收具有非分离属性的线程
参数：
    thread：要回收的线程ID；
    retval：接收回收的线程退出时传递的参数：通过pthread_exit参数，return返回值传递
            NULL ： 不接收参数
返回值：
    成功：0
    失败：非0

7. 线程的分离属性

分离属性：不需要被其他线程回收的线程，称为具有分离属性的线程，结束时可以被操作系统回收。

非分离属性：可以被其他线程回收或者结束的线程称为非分离属性的线程

默认属性：非分离属性

设置线程分离属性：

int pthread_detach(pthread_t thread);
功能：设置线程的分离属性
参数：
    thread：要设置的线程的线程ID
返回值：
    成功：0
    失败：！0

8. 线程的互斥机制

多线程访问临界资源时，存在资源竞争问题。

临界资源：多个线程可以同时操作的资源，比如：全局变量，共享内存等。

如何解决资源竞争问题：

线程的互斥机制：让多个线程在访问临界资源时，具有排他性访问的特性

互斥机制：互斥锁、信号量、读写锁（写独占，读共享）、自旋锁

互斥锁：实现互斥机制

创建互斥锁：pthread_mutex_t
初始化锁：pthread_mutex_init
加锁：pthread_mutex_lock/pthread_mutex_trylock
解锁：pthread_mutex_unlock
销毁锁：pthread_mutex_destroy

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
           const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
功能：初始化互斥锁
参数：
    mutex ：互斥锁对象地址
    attr： 锁的属性
返回值：
    成功：0
    失败：非0

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
功能：以阻塞方式等待加锁
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
功能：以非阻塞方式加锁，如果该锁已被使用，则返回
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
功能：解锁/释放锁
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
功能：销毁锁

9. 线程间同步机制

线程间同步：让多个线程任务执行某部分任务的时候具有先后顺序。

同步方式：信号量

可以将信号量看成一个资源数，当该资源数>0的时候，可以申请到信号量，当资源时为0时，申请信号量阻塞等待。申请完信号量时，该信号量对应的资源数自动-1。释放对应的信号量时，该信号量对应的资源数自动+1。

创建信号量：sem_t
初始化信号量：
```
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
```
功能：初始化信号量

参数：

sem：初始化的信号量对象地址

pshared：进程间共享还是线程间

0：线程间

非0：进程间

value：初始化的资源数

返回值：

成功：0

失败：-1
申请信号量（P操作）： int sem_wait(sem_t *sem); int sem_trywait(sem_t *sem);
释放信号量（V操作） int sem_post(sem_t *sem);
销毁信号量 int sem_destroy(sem_t *sem);

10. 死锁

    死锁：死锁指的是在多线程环境中，每个执行流（线程）都有未释放的资源，且互相请求对方未释放资源，从而导致陷入永久等待状态的情况。
    现象：
    现象1：忘记释放锁
    现象2：重复加锁
    现象3：多线程多锁，抢占锁资源不当
    如：线程A获取了1锁，线程B获取了2锁，同时线程A还想获取2锁，线程B还想获取1锁

    *产生死锁的四个必要条件（四条全中 = 死锁，破掉任意一条 = 解除）：
    （1） 互斥条件：一个资源同一时刻只能被一个任务占用（一个执行流获取锁后，其它执行流不能再获取该锁）。
    （2） 请求与保持条件：已经拿着一部分资源不释放，同时又去申请新的资源（执行流本身使用着一把锁并不释放，还在请求别的锁）。
    （3） 不剥夺条件:资源只能由持有者主动释放，系统/其他任务不能强行抢过来（A执行流拿着锁，其它执行流不能释放）。
    （4） 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系（多个执行流拿着对方想要的锁，并且各执行流还去请求对方的锁）。

    解决方法：
    1.锁一定要成对出现
    2.使线程的加解锁顺序一致
    3.破坏环路等待条件
      使用非阻塞锁，一旦线程发现请求的锁被使用，就去释放自己拥有的资源