1.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。
进程是操作系统资源分配的最小单位。

2. 线程的创建

线程由所在进程创建,线程一定是属于某个进程的。
线程创建时,所在进程为其分配独立的栈区空间(默认8M),线程共用所在进程的堆区、数据区、文本区、内核区域。

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3. 进程与线程的区别

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4.线程的调度

宏观并行,微观串行

5.线程消亡

  1. 线程退出
  2. 回收线程资源空间

6.线程相关函数接口

创建线程

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 :线程属性的变量地址
NULL :按照默认属性创建
start_routine:函数指针:指向线程执行的任务函数的指针(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:错误码(!0)

注意:

  1. 使用线程相关接口时,编译和链接需要链接线程库:-lpthread/-pthread
  2. 创建线程的主进程不能先于线程结束

线程退出及资源回收
3. 线程执行结束,return
4. 线程所在进程结束
5. pthread_exit退出线程

7.线程的非分离属性

线程的分离属性:不需要被其他线程回收的线程,称为具有分离属性的线程,将来执行结束,由操作系统回收。

设置tid对应的线程为分离属性的线程。
pthread_detach(tid);

场景:

  1. 其他线程没有机会回收该线程时,可以将该线程设置成分离属性。
    线程的非分离属性:可以被其他线程结束和回收的线程,称为具有非分离属性的线程。
    所以,具有非分离属性的线程结束后,必须要被其他线程回收。
    默认属性:非分离属性
    回收方式:pthread_join()

**int pthread_join(pthread_t thread, void retval);
功能:阻塞回收线程资源空间和状态
参数:
thread:要回收的线程的线程ID
retval :保存线程状态的变量的地址
NULL :表示不接收状态
返回值:
成功:0
失败:!0

8.线程的同步和互斥

线程间通信:全局变量、队列、pthread_create传参、条件变量

线程间互斥机制
多线程访问临界资源时,存在资源竞争问题。
临界资源:多个线程可以同时访问的区域。如:全局变量,全局队列、文件、数据库
临界区:访问临界资源的这段代码称为临界区

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线程的互斥机制:让多个线程访问临界资源时,具有排他性访问的特性。
互斥机制:互斥锁

  1. 创建一个互斥锁对象:pthread_mutex_t
  2. 初始化互斥锁 :pthread_mutex_init();
  3. 加锁 :pthread_mutex_lock();
  4. 解锁 : pthread_mutex_unlock();
  5. 销毁互斥锁:pthread_mutex_destroy()

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

功能:初始化一个锁对象
参数:
mutex:要初始化的锁对象的地址
attr :锁属性的变量地址(NULL:按照默认属性创建)
返回值:
成功:0
失败:!0

线程间同步机制
线程间同步:让多个线程在执行某部分任务时,具有一定的先后顺序。
信号量:实现线程间同步方法

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  1. 创建信号量对象 : sem_t
  2. 初始化信号量 : sem_init();
  3. 申请信号量(P操作): sem_wait();
  4. 释放信号量(V操作): sem_post()
  5. 销毁信号量 : sem_destroy();

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
功能:初始化一个信号量
参数:
sem:信号量对象地址
pshared:
0 : 线程间共享使用
!0:进程间共享使用
value:信号量初始值
返回值:
成功:0
失败:!0

9.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

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int sem_trywait(sem_t *sem);

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