Linux操作系统下的多线程编程详细解析（精选6篇）由网友“不可通约性”投稿提供，下面是小编为大家汇总后的Linux操作系统下的多线程编程详细解析，仅供参考，欢迎大家阅读，一起分享。
篇1：Linux操作系统下的多线程编程详细解析
线程（thread）技术早在60年代就被提出，但真正应用多线程到操作系统中去，是在80年代中期，solaris是这方面的佼佼者，传统的Unix也支持线程的概念，但是在一个进程（process）中只允许有一个线程，这样多线程就意味着多进程。现在，多线程技术已经被许多操作系统所支持，包括Windows/NT，当然，也包括Linux。
为什么有了进程的概念后，还要再引入线程呢？使用多线程到底有哪些好处？什么的系统应该选用多线程？我们首先必须回答这些问题。
使用多线程的理由之一是和进程相比，它是一种非常“节俭”的多任务操作方式。我们知道，在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种“昂贵”的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计，总的说来，一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右，当然，在具体的系统上，这个数据可能会有较大的区别。
使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。当然，数据的共享也带来其他一些问题，有的变量不能同时被两个线程所修改，有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击，这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。
除了以上所说的优点外，不和进程比较，多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，当然有以下的优点：
1) 提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术，将耗时长的操作（time consuming）置于一个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。
2) 使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。
3) 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。
下面我们先来尝试编写一个简单的多线程程序。
简单的多线程编程
Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a。顺便说一下，Linux下pthread的实现是通过系统调用clone来实现的，
clone（）是Linux所特有的系统调用，它的使用方式类似fork，关于clone（）的详细情况，有兴趣的读者可以去查看有关文档说明。下面我们展示一个最简单的多线程程序example1.c。
/* example.c*/
#include
#include
void thread(void)
{
int i;
for(i=0;i<3;i++)
printf(“This is a pthread.n”);
}
int main(void)
{
pthread_t id;
int i,ret;
ret=pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL);
if(ret!=0){
printf (“Create pthread error!n”);
exit (1);
}
for(i=0;i<3;i++)
printf(“This is the main process.n”);
pthread_join(id,NULL);
return (0);
}
我们编译此程序：
gcc example1.c -lpthread -o example1
运行example1，我们得到如下结果：
This is the main process.
This is a pthread.
This is the main process.
This is the main process.
This is a pthread.
This is a pthread.
再次运行，我们可能得到如下结果：
This is a pthread.
This is the main process.
This is a pthread.
This
篇2：Linux操作系统下的多进程编程详细解析Linux
一、理解Linux下进程的结构 Linux下一个进程在内存里有三部份的数据，就是“数据段”，“堆栈段”和“代码段”，其实学过汇编语言的人一定知道，一般的CPU象I386，都有上述三种段寄存器，以方便操作系统的运行，“代码段”，顾名思义，就是存放了程序代码的
一、理解Linux下进程的结构
Linux下一个进程在内存里有三部份的数据，就是“数据段”，“堆栈段”和“代码段”，其实学过汇编语言的人一定知道，一般的CPU象I386，都有上述三种段寄存器，以方便操作系统的运行。“代码段”，顾名思义，就是存放了程序代码的数据，假如机器中有数个进程运行相同的一个程序，那么它们就可以使用同一个代码段。
堆栈段存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。而数据段则存放程序的全局变量，常数以及动态数据分配的数据空间（比如用malloc之类的函数取得的空间）。这其中有许多细节问题，这里限于篇幅就不多介绍了。系统如果同时运行数个相同的程序，它们之间就不能使用同一个堆栈段和数据段。
二、如何使用fork
在Linux下产生新的进程的系统调用就是fork函数，这个函数名是英文中“分叉”的意思。为什么取这个名字呢？因为一个进程在运行中，如果使用了fork，就产生了另一个进程，于是进程就“分叉”了，所以这个名字取得很形象。下面就看看如何具体使用fork，这段程序演示了使用fork的基本框架：
void main{int i;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子进程程序 */
for ( i = 1; i <1000; i ++ )
printf(“This is child process\n”);
}
else {
/* 父进程程序*/
for ( i = 1; i <1000; i ++ )
printf(“This is process process\n”);
}
}
程序运行后，你就能看到屏幕上交替出现子进程与父进程各打印出的一千条信息了。如果程序还在运行中，你用ps命令就能看到系统中有两个它在运行了。
那么调用这个fork函数时发生了什么呢？一个程序一调用fork函数，系统就为一个新的进程准备了前述三个段，首先，系统让新的进程与旧的进程使用同一个代码段，因为它们的程序还是相同的，对于数据段和堆栈段，系统则复制一份给新的进程，这样，父进程的所有数据都可以留给子进程，但是，子进程一旦开始运行，虽然它继承了父进程的一切数据，但实际上数据却已经分开，相互之间不再有影响了，也就是说，它们之间不再共享任何数据了。而如果两个进程要共享什么数据的话，就要使用另一套函数（shmget，shmat，shmdt等）来操作。现在，已经是两个进程了，对于父进程，fork函数返回了子程序的进程号，而对于子程序，fork函数则返回零，这样，对于程序，只要判断fork函数的返回值，就知道自己是处于父进程还是子进程中。
读者也许会问，如果一个大程序在运行中，它的数据段和堆栈都很大，一次fork就要复制一次，那么fork的系统开销不是很大吗？其实UNIX自有其解决的办法，大家知道，一般CPU都是以“页”为单位分配空间的，象INTEL的CPU，其一页在通常情况下是4K字节大小，而无论是数据段还是堆栈段都是由许多“页”构成的，fork函数复制这两个段，只是“逻辑”上的，并非“物理”上的，也就是说，实际执行fork时，物理空间上两个进程的数据段和堆栈段都还是共享着的，当有一个进程写了某个数据时，这时两个进程之间的数据才有了区别，系统就将有区别的“页”从物理上也分开。系统在空间上的开销就可以达到最小。
一个小幽默：下面演示一个足以“搞死”Linux的小程序，其源代码非常简单：
void main(){
for(;;) fork();
}
这个程序什么也不做，就是死循环地fork，其结果是程序不断产生进程，而这些进程又不断产生新的进程，很快，系统的进程就满了，系统就被这么多不断产生的进程“撑死了”，
用不着是root，任何人运行上述程序都足以让系统死掉。哈哈，但这不是Linux不安全的理由，因为只要系统管理员足够聪明，他（或她）就可以预先给每个用户设置可运行的最大进程数，这样，只要不是root，任何能运行的进程数也许不足系统总的能运行和进程数的十分之一，这样，系统管理员就能对付上述恶意的程序了。
三、如何启动另一程序的执行
下面我们来看看一个进程如何来启动另一个程序的执行。在Linux中要使用exec类的函数，exec类的函数不止一个，但大致相同，在Linux中，它们分别是：execl，execlp，execle，execv，execve和execvp，下面我只以execlp为例，其它函数究竟与execlp有何区别，请通过manexec命令来了解它们的具体情况。
一个进程一旦调用exec类函数，它本身就“死亡”了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。（不过exec类函数中有的还允许继承环境变量之类的信息。）
那么如果我的程序想启动另一程序的执行但自己仍想继续运行的话，怎么办呢？那就是结合fork与exec的使用。下面一段代码显示如何启动运行其它程序：
char command[256];void main()
{
int rtn; /*子进程的返回数值*/
while(1) {
/* 从终端读取要执行的命令 */
printf( “>” );
fgets( command, 256, stdin );
command[strlen(command)-1] = 0;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子进程执行此命令 */ execlp( command, command );
/* 如果exec函数返回，表明没有正常执行命令，打印错误信息*/
perror( command );
exit( errorno );
}
else {
/* 父进程， 等待子进程结束，并打印子进程的返回值 */
wait ( &rtn );
printf( “ child process return %d\n”,. rtn );
}
}
}
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原文转自：www.ltesting.net
篇3：QNX环境下多线程编程
QNX环境下多线程编程
作者Email: zoutom@163.com
摘要:介绍了QNX实时操作系统和多线程编程技术，包括线程间同步的方法、多线程程序的分析步骤、线程基本程序结构以及实用编译方法。
关键词:QNX;多线程;同步;程序结构
0引言：
QNX是由加拿大QNX软件有限系统公司开发的一种多任务、分布式、可嵌入的实时操作系统。它有着轻巧的微内核，可以对进程进行全面的地址保护，可剪裁，模块化程度高，实时性强，安全可靠。符合POSIX标准的API使它成为一个开放式互联系统，便于与UNIX/LINUX系统的移植。QNX有着不同于UNIX或LINUX的模块化设计思想，并不是UNIX或LINUX的一种演化，而是完全不同的一种全新的实时操作系统。由于其独特的体系结构，QNX广泛应用于嵌入式系统、机器人工程、工业控制、航空航天等各个领域。
在QNX中，线程是一个单一的控制执行流。从程序的最低层角度考虑，线程包括当前指令位置指针（也称为计数器或PC）、栈顶指针（SP）和一些寄存器，而进程占据一定的内存空间，是一个或多个线程的集合。在同一进程中的线程共享许多资源，在QNX系统中共享的资源有：内存中储存在栈区以外的变量――即非局部变量；信号处理器；信号忽略屏蔽字；通道――建立于服务器端；连接――建立于客户端，而在不同进程中的线程除了CPU之外，几乎不共享任何资源。当然QNX提供了shm_open()函数来使不同进程中的线程共享一段内存。
在早期的QNX版本如QNX4中，对于线程的支持是比较弱的，在当时的条件下，处理大型、复杂的并发多任务问题时，常常将问题分解为多个进程以降低问题的复杂性。而且QNX提供了与UNIX类似的进程间通讯IPC手段如消息、代理、信号灯等，功能也相对比较成熟、完善。以后 QNX软件公司推出了QNX/Neutrino实时操作系统的Neutrino2.0、Neutrino6.0增加了对于POSIX线程的支持，标准的API不但使它易于扩展，而且也使得编写多线程程序变得容易。由于线程具上下文较轻、切换较快、在创建多个线程时系统的开销比较小、通讯手段灵活多样、共享资源丰富等优点，在处理大型并发多任务问题时多线程有了明显的优势。QNX是抢先式多任务系统,这种系统决定了多个线程在访问共享资源时线程执行的次序变得不可预期，所以线程间的同步就显得极为重要。QNX提供了多种同步机制以保证多线程程序的安全、可靠。
1 QNX多线程库函数简介
QNX与LINUX不同，没有单独的线程库，与线程有关的API是作为C语言库函数的一部分使用的，头文件是
，同样方便地提供线程的创建、终止和同步等功能。QNX不仅在C语言库函数中提供了符合POSIX1003.1c标准的与线程相关的API，而且还提供了很多POSIX标准没有的扩展功能，使得多线程编程变得更加容易。
1.1线程的创建、取消和终止
1.11线程的创建
QNX通过pthread_create()函数创建线程，API定义如下：
int pthread_create( pthread t* thread, const pthread attr t* attr, void* (*start routine)(void* ), void* arg );
pthread_create()创建的线程执行start routine() 函数，thread返回创建的线程描述符，而attr是创建线程时设置的线程属性，arg可以作为任意类型的参数传给start routine()函数。QNX对创建线程前需要设置的线程属性进行了扩展，增加了POSIX标准无法设置的属性如：可以禁止一个线程的取消（终止操作）；可以设置一个线程的取消类型；可以指定当一个线程接到信号时，它如何操作。
1.12 线程的取消
QNX通过调用int pthread_cancel(pthread_t thread)函数取消由thread指定的线程，如果成功则返回0，否则为非0，成功并不意味着thread会终止，要视取消的状态和类型而定。QNX提供了设定取消状态和类型的API pthread_setcancelstate()和pthread_setcanceltype(),取消的状态有两种：PTHREAD_CANCEL_ENABLE表示将线程设为取消状态，PTHREAD_CANCEL_DISABLE表示忽略取消状态；取消的类型也有两种：
THREAD_CANCEL_DEFFERED表示执行到取消点取消，PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS表示立即取消。
1.13 线程的终止
QNX中终止一个线程需要调用pthread exit()，其API定义：
void pthread exit( void* value ptr );
当一个线程在执行了start routine()函数后返回时，系统自动隐式调用pthread exit()使其退出，start routine()
的返回值，作为线程的退出状态。在一个线程中也可以显式调用pthread exit()退出，对于单线程进程而言，调用pthread exit()与调用exit(0)是等效的。
1.2 线程的常用控制函数
pthread_self()
API: pthread_t pthread_self(void);
说明：返回线程描述符,pthread_create()返回值相同。
pthread_equal()
API: int pthread_equal(pthread_t t1,pthread_t t2);
说明：t1,t2为线程描述符，可调用pthread_self()和pthread_create()得到。此函数功能为比较两个线程的描述符，不管线程描述符是否合法。如果返回值为非零说明两个线程是同一线程，为零说明两个线程不是同一线程。
pthread_join()
API: int pthread_join(pthread_t thread, void** value_ptr);
说明：thread 为等待终止的目标线程，value_ptr为一指针，当值不为NULL时指向一个内存空间，这个空间用来存放目标线程传给pthread_exit()的数据。调用pthread_join()的线程将被挂起，直到目标线程终止。一个线程仅允许唯一的线程使用pthread_join()等待它的终止，并且被等待的线程应该处于非DETACHED状态。QNX也提供了非POSIX的 pthread_timedjoin()，不同之处是线程在给定时间里没有被join时，此函数会返回一个错误信息。
pthread_detach()
API: int pthread_detach(pthread_t thread);
说明：此函数功能是将一给定线程thread分离，当一个出于分离状态的线程终止时，线程拥有的所有系统资源将被立即释放。
2 QNX线程的互斥和同步机制
线程间的互斥操作是指对于特定的一段代码或一个变量，在程序运行时只能有一个线程对其进行操作，其他线程不能同时进入代码或修改变量。线程间的同步操作是指若干个线程都等待某个事件的发生，当这个事件发生时，所有的线程同时进行下一步工作。为了防止竞争条件和数据被破坏的情况发生，QNX提供了多种互斥和同步机制，包括互斥体、条件变量、信号灯、屏障、读/写锁、sleepon锁等，其中最主要的是互斥体和条件变量，其余的同步机制都是由他们组合而成的，当然你也可以根据自己的要求构建自己的同步机制。
互斥体――QNX使用了互斥体来实现互斥操作，在初始化互斥体后，将给定的代码或变量的前后进行加锁、解锁操作，线程在访问之前要先得到互斥体，这样就可以保证只有一个线程能访问到代码或变量，而其余的线程会处于阻塞状态直到互斥体被释放。这种机制保证了线程对资源访问的互斥性，达到了对代码或变量的保护。
条件变量――QNX的条件变量用来同步线程，所有线程都会等待一个条件变量可用，当条件满足时，一个线程发出广播或信号来同步所有的线程或某一线程。为了防止多个线程同时申请等待而产生竞争，条件变量通常要与互斥体联合使用。
信号灯――QNX信号灯也是一种符合POSIX标准的的同步机制，它是由互斥体和条件变量结合一些数据构造而成的，QNX系统将其封装在C语言库函数中，头文件是
。它的功能很强大，可以允许多个线程访问同一资源，可以通过设定灯值来限定线程的个数，灯值为一时它就是互斥体。 屏障――POSIX 1003.1j提议的内容，主要由互斥体、条件变量和计数器构造而成。作用是停止某些线程，当所要求的线程数量到达屏障时，所有的线程被允许继续运行。屏障通常被用来确保某些并行算法中的所有合作线程在任何线程可以继续运行以前到达算法中的一个特定点。
读/写锁――POSIX 1003.1j提议的内容，主要由一个互斥体和两个条件变量构造，两个条件变量分别控制读写操作。读/写锁允许多个线程同时读数据，但是禁止任何线程修改正在被其他线程读或修改的数据，也可以让一个线程独占写访问，但此时任何读访问的线程都不能继续，直到读/写锁被释放，所以读/写锁被用来保护经常需要读但是通常不需要修改的信息。
Sleepon锁――QNX6所独有的一种同步机制，由一个互斥体和一些数据构造而成，与条件变量相似但是用法比较简单。它与条件变量的不同在于当有N个线程阻塞在M个对象的时候，如果用条件变量来同步时需要用到M个条件变量，而sleepon锁为每个线程自动分配条件变量，只需要N个条件变量，使用合适可以节约系统资源。
3 多线程程序的设计分析与基本结构
3.1多线程程序的设计分析
1)确定完成任务所需的最少线程个数。
多余的线程只会使程序的复杂性增加，出错的可能性也随之增加。设计程序时要遵循简单、高效、安全的原则，如果用单线程能够很好的完成任务，那么一定不要用多线程。
2)分析多线程需要共享的数据。
在多线程程序中常常需要共享一些数据，通常是一些全局变量，如果数据量很大可能需要开辟共享内存区。
3) 根据共享数据的特点选择需要的保护机制。
多个线程需要写操作的变量可以用互斥体保护，经常需要读操作而很少进行写操作的可以用读/写锁保护等。
4) 分析工作线程需要访问资源。
工作线程可能需要访问硬件，等待硬件响应、可能需要访问某一数据库、也可能不访问任何资源只是进行一些计算等等。这时需要考虑相应的同步机制，可以用条件变量结合互斥体，也可以用更为简单的sleepon锁。
5)进行线程的清理工作。
线程完成工作后可能会自动退出，也可能会阻塞在某处，甚至工作线程还没完成工作的时候主线程已经退出，造成整个进程的结束，使程序失败。有多种方法可以完成线程的清理工作，可以让主线程调用pthread_join()函数清理工作线程，可以用屏障同步机制清理，也可以用条件变量来完成清理工作。
3.2多线程程序的基本结构
多线程编程的结构有很多种，但基本的编程结构总结起来有三种：流水线结构、工作组结构、客户端/服务器结构。这三种结构可以以任意方式组合，来满足实际工程的需求。
1) 流水线结构
在流水线结构中，需要处理的“数据”串行地被一组线程顺序处理，每个线程依次在每个数据元素上执行一个特定的操作，完成操作后将结果传递给流水线中的下一个线程。如图1所示。
2) 工作组结构
在工作组结构中，数据有一组线程分别独立地处理，每个线程处理不同的部分。由于所有的工作线程在不同的数据部分上执行相同的操作，这种模式通常被称为SIMD（单指令多数据流）并行处理。但是工作组中的线程可以不使用SIMD模型，他们可以在不同的`数据上执行不同的操作。工作组结构是多线程程序应用较多的一种结构。如图2所示
图2 工作组结构
3) 客户端/服务器结构
在客户/服务器结构中，客户请求服务器对一组数据执行某个操作。客户端独立地执行操作，而客户端或者等待服务器执行的结果，或者并行执行另外的任务，在后面需要时在查找结果。这种结构又是一种对某些公共资源同步管理的简单方式。如图3
4 QNX Neutrino内核对于线程功能的扩展
具有Neutrino内核的QNX6操作系统对线程的功能进行了扩展，提供了一些POSIX标准没有提供的功能。
1）POSIX标准规定使用互斥体的线程必须在同一进程内，作为扩展QNX支持在不同进程中的线程使用互斥体。如果在两个进程间创建一块共享内存，并在内存中初始化一个互斥体，那么两个进程之间的线程可以用这个互斥体来进行同步操作，这是POSIX做不到的。
2） QNX操作系统还提出了一种独特的“线程池”概念。当程序需要很多线程同时工作时，利用“线程池”可以将线程的个数限定在一定的范围内。“高水位”、“低水位”的概念分别对应着程序中的最大线程数和最小线程数。当程序中线程数目小于“低水位”时，“线程池”会自动创建新的线程进行工作，当线程数目大于“高水位”时，“线程池”会“清除”多于的线程，以防止溢出。这样程序将始终保持着一定数量的线程在工作，“线程池”特别适用客户端/服务器结构，可以很好地保护服务器的资源。QNX提供了专门的程序库来管理“线程池”头文件是
,相应的API主要有：thread_pool_create()，用于建立一个线程池,thread_pool_destroy()程序运行结束后用它来清除线程池，thread_pool_start()用来启动一个线程池。 5 QNX系统下实用编译方法
笔者编制了QNX环境下的通用Makefile，用于编译多线程程序，当然也适用于单线程程序的编译，而这个Makefile稍加改动便可以用于LINUX/UNIX系统中，笔者在RedHat Linux7下试验通过。用法，首先将此Makefile 和所要编译的c/c++程序（支持多个c/c++程序）/头文件放置于一个目录中，在终端上键入make，此Makefile将自动把所有相关源代码连接编译成名为go的可执行文件，要运行编译好的程序，只需在终端上键入./go便可。在终端上键入make clean将把所有的编译产生的临时文件删除，只留下原始文件和make文件，在终端上键入make depend将检查文件的依赖性，源代码如下：
EXECUTABLE=go
LINKCC=$(CC)
#如果用于LINUX/UNIX系统，要求安装可移植线程库，并装入下列函数库
#LIBS=-lm Clpthread -lsocket
#如果用于QNX系统装入下面的函数库
LIBS=-lm Clsocket
#如果编译c++程序将下面gcc改为g++
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
CXX=g++
CXXFLAGS=$(CFLAGS)
SRCS:=$(wildcard *.c) $(wildcard *.cc) $(wildcard *.C)
OBJS:=$(patsubst %.c,%.o,$(wildcard *.c))\
$(patsubst %.cc,%.o
,$(wildcard *.cc))\
$(patsubst %.C,%.o,$(wildcard *.C))
DEPS:=$(patsubst %.o,%.d,$(OBJS))
all:$(EXECUTABLE)
$(EXECUTABLE):$(DEPS) $(OBJS)
$(LINKCC) $(LDFLAGS) -o $(EXECUTABLE) $(OBJS) $(LIBS)
%.d:%.c
$(CC) -M $(CPPFLAGS) $< >$@
$(CC) -M $(CPPFLAGS) $< |sed s/\\.o/.d/>$@
%.d:%.cc
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< >$@
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< |sed s/\\.o/.d/>$@
%.d:%.C
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< >$@
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< |sed s/\\.o/.d/>$@
clean:
-rm $(OBJS) $(EXECUTABLE) $(DEPS)
# -rm ./*.* 如果有一些临时的记录文件无法自动去掉加在这里
depend: $(DEPS)
@echo “Dependencies are now up-to-date.”
6 总结
QNX实时操作系统的实时性很好，上下文切换时间、中断延时都非常微小，本身提供了对于多线程技术的强大支持，如果在QNX下使用多线程编程技术来解决大型并发多任务系统的控制调度，其优势是很大的，前景也是很广阔的。
篇4：浅析.Net下的多线程编程.net
多线程是许多操作系统所具有的特性，它能大大提高程序的运行效率，所以多线程编程技术为编程者广泛关注， 目前微软的.Net战略正进一步推进，各种相关的技术正为广大编程者所接受，同样在.Net中多线程编程技术具有相当重要的地位。本文我就向大家介绍在.Net下
多线程是许多操作系统所具有的特性，它能大大提高程序的运行效率，所以多线程编程技术为编程者广泛关注。 目前微软的.Net战略正进一步推进，各种相关的技术正为广大编程者所接受，同样在.Net中多线程编程技术具有相当重要的地位。本文我就向大家介绍在.Net下进行多线程编程的基本方法和步骤。
开始新线程
在.Net下创建一个新线程是非常容易的，你可以通过以下的语句来开始一个新的线程：
Thread thread = new Thread (new ThreadStart (ThreadFunc));
thread.Start ;
第一条语句创建一个新的Thread对象，并指明了一个该线程的方法。当新的线程开始时，该方法也就被调用执行了。该线程对象通过一个System..Threading.ThreadStart类的一个实例以类型安全的方法来调用它要调用的线程方法。
第二条语句正式开始该新线程，一旦方法Start被调用，该线程就保持在一个“alive”的状态下了，你可以通过读取它的IsAlive属性来判断它是否处于“alive”状态。下面的语句显示了如果一个线程处于“alive”状态下就将该线程挂起的方法：
if (thread.IsAlive) {
thread.Suspend (); }
不过请注意，线程对象的Start（）方法只是启动了该线程，而并不保证其线程方法ThreadFunc（）能立即得到执行。它只是保证该线程对象能被分配到CPU时间，而实际的执行还要由操作系统根据处理器时间来决定。
一个线程的方法不包含任何参数，同时也不返回任何值。它的命名规则和一般函数的命名规则相同。它既可以是静态的（static）也可以是非静态的（nonstatic）。当它执行完毕后，相应的线程也就结束了，其线程对象的IsAlive属性也就被置为false了。下面是一个线程方法的实例：
public static void ThreadFunc()
{ for (int i = 0; i <10; i++) {
Console.WriteLine(“ThreadFunc {0}”, i);
} }
前台线程和后台线程
的公用语言运行时（Common Language Runtime，CLR）能区分两种不同类型的线程：前台线程和后台线程。这两者的区别就是：应用程序必须运行完所有的前台线程才可以退出；而对于后台线程，应用程序则可以不考虑其是否已经运行完毕而直接退出，所有的后台线程在应用程序退出时都会自动结束。
一个线程是前台线程还是后台线程可由它的IsBackground属性来决定。这个属性是可读又可写的。它的默认值为false，即意味着一个线程默认为前台线程。我们可以将它的IsBackground属性设置为true，从而使之成为一个后台线程，
下面的例子是一个控制台程序，程序一开始便启动了10个线程，每个线程运行5秒钟时间。由于线程的IsBackground属性默认为false，即它们都是前台线程，所以尽管程序的主线程很快就运行结束了，但程序要到所有已启动的线程都运行完毕才会结束。示例代码如下：
using System;
using System.Threading;
class MyApp
{ public static void Main ()
{ for (int i=0; i<10; i++) {
Thread thread = new Thread (new ThreadStart (ThreadFunc));
thread.Start ();
} }
private static void ThreadFunc ()
{ DateTime start = DateTime.Now;
while ((DateTime.Now - start).Seconds <5)
; } }
接下来我们对上面的代码进行略微修改，将每个线程的IsBackground属性都设置为true，则每个线程都是后台线程了。那么只要程序的主线程结束了，整个程序也就结束了。示例代码如下：
using System;
using System.Threading;
class MyApp
{ public static void Main ()
{ for (int i=0; i<10; i++) {
Thread thread = new Thread (new ThreadStart (ThreadFunc));
thread.IsBackground = true;
thread.Start ();
} }
private static void ThreadFunc ()
{ DateTime start = DateTime.Now;
while ((DateTime.Now - start).Seconds <5)
; } }
既然前台线程和后台线程有这种差别，那么我们怎么知道该如何设置一个线程的IsBackground属性呢？下面是一些基本的原则：对于一些在后台运行的线程，当程序结束时这些线程没有必要继续运行了，那么这些线程就应该设置为后台线程。比如一个程序启动了一个进行大量运算的线程，可是只要程序一旦结束，那个线程就失去了继续存在的意义，那么那个线程就该是作为后台线程的。而对于一些服务于用户界面的线程往往是要设置为前台线程的，因为即使程序的主线程结束了，其他的用户界面的线程很可能要继续存在来显示相关的信息，所以不能立即终止它们。这里我只是给出了一些原则，具体到实际的运用往往需要编程者的进一步仔细斟酌。
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原文转自：www.ltesting.net
篇5：QNX环境下多线程编程
QNX环境下多线程编程
作者Email: zoutom@163.com
摘要:介绍了QNX实时操作系统和多线程编程技术，包括线程间同步的方法、多线程程序的分析步骤、线程基本程序结构以及实用编译方法。
关键词:QNX;多线程;同步;程序结构
0引言：
QNX是由加拿大QNX软件有限系统公司开发的一种多任务、分布式、可嵌入的实时操作系统。它有着轻巧的微内核，可以对进程进行全面的地址保护，可剪裁，模块化程度高，实时性强，安全可靠。符合POSIX标准的API使它成为一个开放式互联系统，便于与UNIX/LINUX系统的移植。QNX有着不同于UNIX或LINUX的模块化设计思想，并不是UNIX或LINUX的一种演化，而是完全不同的一种全新的实时操作系统。由于其独特的体系结构，QNX广泛应用于嵌入式系统、机器人工程、工业控制、航空航天等各个领域。
在QNX中，线程是一个单一的控制执行流。从程序的最低层角度考虑，线程包括当前指令位置指针（也称为计数器或PC）、栈顶指针（SP）和一些寄存器，而进程占据一定的内存空间，是一个或多个线程的集合。在同一进程中的线程共享许多资源，在QNX系统中共享的资源有：内存中储存在栈区以外的变量――即非局部变量；信号处理器；信号忽略屏蔽字；通道――建立于服务器端；连接――建立于客户端，而在不同进程中的线程除了CPU之外，几乎不共享任何资源。当然QNX提供了shm_open()函数来使不同进程中的线程共享一段内存。
在早期的QNX版本如QNX4中，对于线程的支持是比较弱的，在当时的条件下，处理大型、复杂的并发多任务问题时，常常将问题分解为多个进程以降低问题的复杂性。而且QNX提供了与UNIX类似的进程间通讯IPC手段如消息、代理、信号灯等，功能也相对比较成熟、完善。以后 QNX软件公司推出了QNX/Neutrino实时操作系统的Neutrino2.0、Neutrino6.0增加了对于POSIX线程的'支持，标准的API不但使它易于扩展，而且也使得编写多线程程序变得容易。由于线程具上下文较轻、切换较快、在创建多个线程时系统的开销比较小、通讯手段灵活多样、共享资源丰富等优点，在处理大型并发多任务问题时多线程有了明显的优势。QNX是抢先式多任务系统,这种系统决定了多个线程在访问共享资源时线程执行的次序变得不可预期，所以线程间的同步就显得极为重要。QNX提供了多种同步机制以保证多线程程序的安全、可靠。
1 QNX多线程库函数简介
QNX与LINUX不同，没有单独的线程库，与线程有关的API是作为C语言库函数的一部分使用的，头文件是，同样方便地提供线程的创建、终止和同步等功能。QNX不仅在C语言库函数中提供了符合POSIX1003.1c标准的与线程相关的API，而且还提供了很多POSIX标准没有的扩展功能，使得多线程编程变得更加容易。
1.1线程的创建、取消和终止
1.11线程的创建
QNX通过pthread_create()函数创建线程，API定义如下：
int pthread_create(
[1] [2] [3] [4] [5]
篇6：Linux下的多线程编程
1 引言
线程（thread）技术早在60年代就被提出，但真正应用多线程到操作系统中去，是在80年代中期，solaris是这方面的佼佼者，传统的Unix也支持线程的概念，但是在一个进程（process）中只允许有一个线程，这样多线程就意味着多进程。现在，多线程技术已经被许多操作系统所支持，包括Windows/NT，当然，也包括Linux。
为什么有了进程的概念后，还要再引入线程呢？使用多线程到底有哪些好处？什么的系统应该选用多线程？我们首先必须回答这些问题。
使用多线程的理由之一是和进程相比，它是一种非常“节俭”的多任务操作方式。我们知道，在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种“昂贵”的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计，总的说来，一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右，当然，在具体的系统上，这个数据可能会有较大的区别。
使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。当然，数据的共享也带来其他一些问题，有的变量不能同时被两个线程所修改，有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击，这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。
除了以上所说的优点外，不和进程比较，多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，当然有以下的优点：
1) 提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术，将耗时长的操作（time consuming）置于一个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。
2) 使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。
3) 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。
下面我们先来尝试编写一个简单的多线程程序。
2 简单的多线程编程
Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a。顺便说一下，Linux下pthread的实现是通过系统调用clone（）来实现的。clone（）是Linux所特有的系统调用，它的使用方式类似fork，关于clone（）的详细情况，有兴趣的读者可以去查看有关文档说明。下面我们展示一个最简单的多线程程序example1.c。
/* example.c*/#include
#include
void thread(void)
{
int i;
for(i=0;i<3;i++)
printf(“This is a pthread.\n”);
}
int main(void)
{
pthread_t id;
int i,ret;
ret=pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL);
if(ret!=0){
printf (“Create pthread error!\n”);
exit (1);
}
for(i=0;i<3;i++)
printf(“This is the main process.\n”);
pthread_join(id,NULL);
return (0);
}
我们编译此程序：
gcc example1.c -lpthread -o example1
运行example1，我们得到如下结果：
This is the main process.This is a pthread.
This is the main process.
This is the main process.
This is a pthread.
This is a pthread.
再次运行，我们可能得到如下结果：
This is a pthread.This is the main process.
This is a pthread.
This is the main process.
This is a pthread.
This is the main process.
前后两次结果不一样，这是两个线程争夺CPU资源的结果。上面的示例中，我们使用到了两个函数， pthread_create和pthread_join，并声明了一个pthread_t型的变量。
pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义：
typedef unsigned long int pthread_t;
它是一个线程的标识符。函数pthread_create用来创建一个线程，它的原型为：
extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,
void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。这里，我们的函数thread不需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针，这样将生成默认属性的线程。对线程属性的设定和修改我们将在下一节阐述。当创建线程成功时，函数返回0，若不为0则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为EAGAIN和EINVAL。前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。
函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为：
extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
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。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为：
extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
唯一的参数是函数的返回代码，只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL，这个值将被传递给thread_return。最后要说明的是，一个线程不能被多个线程等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用pthread_join的线程则返回错误代码ESRCH。
在这一节里，我们编写了一个最简单的线程，并掌握了最常用的三个函数pthread_create，pthread_join和pthread_exit。下面，我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些属性。
3 修改线程的属性
在上一节的例子里，我们用pthread_create函数创建了一个线程，在这个线程中，我们使用了默认参数，即将该函数的第二个参数设为NULL。的确，对大多数程序来说，使用默认属性就够了，但我们还是有必要来了解一下线程的有关属性。
属性结构为pthread_attr_t，它同样在头文件/usr/include/pthread.h中定义，喜欢追根问底的人可以自己去查看。属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。属性对象主要包括是否绑定、是否分离、堆栈地址、堆栈大小、优先级。默认的属性为非绑定、非分离、缺省1M的堆栈、与父进程同样级别的优先级。
关于线程的绑定，牵涉到另外一个概念：轻进程（LWP：Light Weight Process）。轻进程可以理解为内核线程，它位于用户层和系统层之间。系统对线程资源的分配、对线程的控制是通过轻进程来实现的，一个轻进程可以控制一个或多个线程。默认状况下，启动多少轻进程、哪些轻进程来控制哪些线程是由系统来控制的，这种状况即称为非绑定的。绑定状况下，则顾名思义，即某个线程固定的“绑”在一个轻进程之上。被绑定的线程具有较高的响应速度，这是因为CPU时间片的调度是面向轻进程的，绑定的线程可以保证在需要的时候它总有一个轻进程可用。通过设置被绑定的轻进程的优先级和调度级可以使得绑定的线程满足诸如实时反应之类的要求。
设置线程绑定状态的函数为pthread_attr_setscope，它有两个参数，第一个是指向属性结构的指针，第二个是绑定类型，它有两个取值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM（绑定的）和PTHREAD_SCOPE_PROCESS（非绑定的）。下面的代码即创建了一个绑定的线程。
#includepthread_attr_t attr;
pthread_t tid;
/*初始化属性值，均设为默认值*/
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setscope(&attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);
pthread_create(&tid, &attr, (void *) my_function, NULL);
线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。在上面的例子中，我们采用了线程的默认属性，即为非分离状态，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。而分离线程不是这样子的，它没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。程序员应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。设置线程分离状态的函数为pthread_attr_setdetachstate（pthread_attr_t *attr, int detachstate）。第二个参数可选为PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）和 PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）。这里要注意的一点是，如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timewait函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait（）之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。
另外一个可能常用的属性是线程的优先级，它存放在结构sched_param中。用函数pthread_attr_getschedparam和函数pthread_attr_setschedparam进行存放，一般说来，我们总是先取优先级，对取得的值修改后再存放回去。下面即是一段简单的例子。
#include#include
pthread_attr_t attr;
pthread_t tid;
sched_param param;
int newprio=20;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_getschedparam(&attr, ¶m);
param.sched_priority=newprio;
pthread_attr_setschedparam(&attr, ¶m);
pthread_create(&tid, &attr, (void *)myfunction, myarg);
4 线程的数据处理
和进程相比，线程的最大优点之一是数据的共享性，各个进程共享父进程处沿袭的数据段，可以方便的获得、修改数据。但这也给多线程编程带来了许多问题。我们必须当心有多个不同的进程访问相同的变量。许多函数是不可重入的，即同时不能运行一个函数的多个拷贝（除非使用不同的数据段）。在函数中声明的静态变量常常带来问题，函数的返回值也会有问题。因为如果返回的是函数内部静态声明的空间的地址，则在一个线程调用该函数得到地址后使用该地址指向的数据时，别的线程可能调用此函数并修改了这一段数据。在进程中共享的变量必须用关键字volatile来定义，这是为了防止编译器在优化时（如gcc中使用-OX参数）改变它们的使用方式。为了保护变量，我们必须使用信号量、互斥等方法来保证我们对变量的正确使用。下面，我们就逐步介绍处理线程数据时的有关知识。
4.1 线程数据
在单线程的程序里，有两种基本的数据：全局变量和局部变量。但在多线程程序里，还有第三种数据类型：线程数据（TSD: Thread-Specific Data）。它和全局变量很象，在线程内部，各个函数可以象使用全局变量一样调用它，但它对线程外部的其它线程是不可见的。这种数据的必要性是显而易见的。例如我们常见的变量errno，它返回标准的出错信息。它显然不能是一个局部变量，几乎每个函数都应该可以调用它；但它又不能是一个全局变量，否则在A线程里输出的很可能是B线程的出错信息。要实现诸如此类的变量，我们就必须使用线程数据。我们为每个线程数据创建一个键，它和这个键相关联，在各个线程里，都使用这个键来指代线程数据，但在不同的线程里，这个键代表的数据是不同的，在同一个线程里，它代表同样的数据内容。
和线程数据相关的函数主要有4个：创建一个键；为一个键指定线程数据；从一个键读取线程数据；删除键。
创建键的函数原型为：
extern int pthread_key_create __P ((pthread_key_t *__key,
void (*__destr_function) (void *)));
第一个参数为指向一个键值的指针，第二个参数指明了一个destructor函数，如果这个参数不为空，那么当每个线程结束时，系统将调用这个函数来释放绑定在这个键上的内存块。这个函数常和函数pthread_once ((pthread_once_t*once_control, void (*initroutine) (void)))一起使用，为了让这个键只被创建一次。函数pthread_once声明一个初始化函数，第一次调用pthread_once时它执行这个函数，以后的调用将被它忽略。
在下面的例子中，我们创建一个键，并将它和某个数据相关联。我们要定义一个函数createWindow，这个函数定义一个图形窗口（数据类型为Fl_Window *，这是图形界面开发工具FLTK中的数据类型）。由于各个线程都会调用这个函数，所以我们使用线程数据。
/* 声明一个键*/pthread_key_t myWinKey;
/* 函数 createWindow */
void createWindow ( void ) {
Fl_Window * win;
static pthread_once_t nce= PTHREAD_ONCE_INIT;
/* 调用函数createMyKey，创建键*/
pthread_once ( & once, createMyKey) ;
/*win指向一个新建立的窗口*/
win=new Fl_Window( 0, 0, 100, 100, “MyWindow”);
/* 对此窗口作一些可能的设置工作，如大小、位置、名称等*/
setWindow(win);
/* 将窗口指针值绑定在键myWinKey上*/
pthread_setpecific ( myWinKey, win);
}
/* 函数 createMyKey，创建一个键，并指定了destructor */
void createMyKey ( void ) {
pthread_keycreate(&myWinKey, freeWinKey);
}
/* 函数 freeWinKey，释放空间*/
void freeWinKey ( Fl_Window * win){
delete win;
}
这样，在不同的线程中调用函数createMyWin，都可以得到在线程内部均可见的窗口变量，这个变量通过函数pthread_getspecific得到，
在上面的例子中，我们已经使用了函数pthread_setspecific来将线程数据和一个键绑定在一起。这两个函数的原型如下：
extern int pthread_setspecific __P ((pthread_key_t __key,__const void *__pointer));
extern void *pthread_getspecific __P ((pthread_key_t __key));
这两个函数的参数意义和使用方法是显而易见的。要注意的是，用pthread_setspecific为一个键指定新的线程数据时，必须自己释放原有的线程数据以回收空间。这个过程函数pthread_key_delete用来删除一个键，这个键占用的内存将被释放，但同样要注意的是，它只释放键占用的内存，并不释放该键关联的线程数据所占用的内存资源，而且它也不会触发函数pthread_key_create中定义的destructor函数。线程数据的释放必须在释放键之前完成。
4.2 互斥锁
互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。必要性显而易见：假设各个线程向同一个文件顺序写入数据，最后得到的结果一定是灾难性的。
我们先看下面一段代码。这是一个读/写程序，它们公用一个缓冲区，并且我们假定一个缓冲区只能保存一条信息。即缓冲区只有两个状态：有信息或没有信息。
void reader_function ( void );void writer_function ( void );
char buffer;
int buffer_has_item=0;
pthread_mutex_t mutex;
struct timespec delay;
void main ( void ){
pthread_t reader;
/* 定义延迟时间*/
delay.tv_sec = 2;
delay.tv_nec = 0;
/* 用默认属性初始化一个互斥锁对象*/
pthread_mutex_init (&mutex,NULL);
pthread_create(&reader, pthread_attr_default, (void *)&reader_function), NULL);
writer_function( );
}
void writer_function (void){
while(1){
/* 锁定互斥锁*/
pthread_mutex_lock (&mutex);
if (buffer_has_item==0){
buffer=make_new_item( );
buffer_has_item=1;
}
/* 打开互斥锁*/
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_delay_np(&delay);
}
}
void reader_function(void){
while(1){
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(buffer_has_item==1){
consume_item(buffer);
buffer_has_item=0;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_delay_np(&delay);
}
}
这里声明了互斥锁变量mutex，结构pthread_mutex_t为不公开的数据类型，其中包含一个系统分配的属性对象。函数pthread_mutex_init用来生成一个互斥锁。NULL参数表明使用默认属性。如果需要声明特定属性的互斥锁，须调用函数pthread_mutexattr_init。函数pthread_mutexattr_setpshared和函数pthread_mutexattr_settype用来设置互斥锁属性。前一个函数设置属性pshared，它有两个取值，PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用来不同进程中的线程同步，后者用于同步本进程的不同线程。在上面的例子中，我们使用的是默认属性PTHREAD_PROCESS_ PRIVATE。后者用来设置互斥锁类型，可选的类型有PTHREAD_MUTEX_NORMAL、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE和PTHREAD _MUTEX_DEFAULT。它们分别定义了不同的上所、解锁机制，一般情况下，选用最后一个默认属性。
pthread_mutex_lock声明开始用互斥锁上锁，此后的代码直至调用pthread_mutex_unlock为止，均被上锁，即同一时间只能被一个线程调用执行。当一个线程执行到pthread_mutex_lock处时，如果该锁此时被另一个线程使用，那此线程被阻塞，即程序将等待到另一个线程释放此互斥锁。在上面的例子中，我们使用了pthread_delay_np函数，让线程睡眠一段时间，就是为了防止一个线程始终占据此函数。
上面的例子非常简单，就不再介绍了，需要提出的是在使用互斥锁的过程中很有可能会出现死锁：两个线程试图同时占用两个资源，并按不同的次序锁定相应的互斥锁，例如两个线程都需要锁定互斥锁1和互斥锁2，a线程先锁定互斥锁1，b线程先锁定互斥锁2，这时就出现了死锁。此时我们可以使用函数pthread_mutex_trylock，它是函数pthread_mutex_lock的非阻塞版本，当它发现死锁不可避免时，它会返回相应的信息，程序员可以针对死锁做出相应的处理。另外不同的互斥锁类型对死锁的处理不一样，但最主要的还是要程序员自己在程序设计注意这一点。
4.3 条件变量
前一节中我们讲述了如何使用互斥锁来实现线程间数据的共享和通信，互斥锁一个明显的缺点是它只有两种状态：锁定和非锁定。而条件变量通过允许线程阻塞和等待另一个线程发送信号的方法弥补了互斥锁的不足，它常和互斥锁一起使用。使用时，条件变量被用来阻塞一个线程，当条件不满足时，线程往往解开相应的互斥锁并等待条件发生变化。一旦其它的某个线程改变了条件变量，它将通知相应的条件变量唤醒一个或多个正被此条件变量阻塞的线程。这些线程将重新锁定互斥锁并重新测试条件是否满足。一般说来，条件变量被用来进行线承间的同步。
条件变量的结构为pthread_cond_t，函数pthread_cond_init（）被用来初始化一个条件变量。它的原型为：
extern int pthread_cond_init __P ((pthread_cond_t *__cond,__const pthread_condattr_t *__cond_attr));
其中cond是一个指向结构pthread_cond_t的指针，cond_attr是一个指向结构pthread_condattr_t的指针。结构pthread_condattr_t是条件变量的属性结构，和互斥锁一样我们可以用它来设置条件变量是进程内可用还是进程间可用，默认值是PTHREAD_ PROCESS_PRIVATE，即此条件变量被同一进程内的各个线程使用。注意初始化条件变量只有未被使用时才能重新初始化或被释放。释放一个条件变量的函数为pthread_cond_ destroy（pthread_cond_t cond）。
函数pthread_cond_wait（）使线程阻塞在一个条件变量上。它的函数原型为：
extern int pthread_cond_wait __P ((pthread_cond_t *__cond,
pthread_mutex_t *__mutex));
线程解开mutex指向的锁并被条件变量cond阻塞。线程可以被函数pthread_cond_signal和函数pthread_cond_broadcast唤醒，但是要注意的是，条件变量只是起阻塞和唤醒线程的作用，具体的判断条件还需用户给出，例如一个变量是否为0等等，这一点我们从后面的例子中可以看到。线程被唤醒后，它将重新检查判断条件是否满足，如果还不满足，一般说来线程应该仍阻塞在这里，被等待被下一次唤醒。这个过程一般用while语句实现。
另一个用来阻塞线程的函数是pthread_cond_timedwait（），它的原型为：
extern int pthread_cond_timedwait __P ((pthread_cond_t *__cond,
pthread_mutex_t *__mutex, __const struct timespec *__abstime));
它比函数pthread_cond_wait（）多了一个时间参数，经历abstime段时间后，即使条件变量不满足，阻塞也被解除。
函数pthread_cond_signal（）的原型为：
extern int pthread_cond_signal __P ((pthread_cond_t *__cond));
它用来释放被阻塞在条件变量cond上的一个线程。多个线程阻塞在此条件变量上时，哪一个线程被唤醒是由线程的调度策略所决定的。要注意的是，必须用保护条件变量的互斥锁来保护这个函数，否则条件满足信号又可能在测试条件和调用pthread_cond_wait函数之间被发出，从而造成无限制的等待。下面是使用函数pthread_cond_wait（）和函数pthread_cond_signal（）的一个简单的例子。
pthread_mutex_t count_lock;pthread_cond_t count_nonzero;
unsigned count;
decrement_count () {
pthread_mutex_lock (&count_lock);
while(count==0)
pthread_cond_wait( &count_nonzero, &count_lock);
count=count -1;
pthread_mutex_unlock (&count_lock);
}
increment_count(){
pthread_mutex_lock(&count_lock);
if(count==0)
pthread_cond_signal(&count_nonzero);
count=count+1;
pthread_mutex_unlock(&count_lock);
}
count值为0时，decrement函数在pthread_cond_wait处被阻塞，并打开互斥锁count_lock。此时，当调用到函数increment_count时，pthread_cond_signal（）函数改变条件变量，告知decrement_count（）停止阻塞。读者可以试着让两个线程分别运行这两个函数，看看会出现什么样的结果。
函数pthread_cond_broadcast（pthread_cond_t *cond）用来唤醒所有被阻塞在条件变量cond上的线程。这些线程被唤醒后将再次竞争相应的互斥锁，所以必须小心使用这个函数。
4.4 信号量
信号量本质上是一个非负的整数计数器，它被用来控制对公共资源的访问。当公共资源增加时，调用函数sem_post（）增加信号量。只有当信号量值大于0时，才能使用公共资源，使用后，函数sem_wait（）减少信号量。函数sem_trywait（）和函数pthread_ mutex_trylock（）起同样的作用，它是函数sem_wait（）的非阻塞版本。下面我们逐个介绍和信号量有关的一些函数，它们都在头文件/usr/include/semaphore.h中定义。
信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。函数sem_init（）用来初始化一个信号量。它的原型为：
extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));
sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为0时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。
函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。
函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。
函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。
下面我们来看一个使用信号量的例子。在这个例子中，一共有4个线程，其中两个线程负责从文件读取数据到公共的缓冲区，另两个线程从缓冲区读取数据作不同的处理（加和乘运算）。
/* File sem.c */#include
#include
#include
#define MAXSTACK 100
int stack[MAXSTACK][2];
int size=0;
sem_t sem;
/* 从文件1.dat读取数据，每读一次，信号量加一*/
void ReadData1(void){
FILE *fp=fopen(“1.dat”,“r”);
while(!feof(fp)){
fscanf(fp,“%d %d”,&stack[size][0],&stack[size][1]);
sem_post(&sem);
++size;
}
fclose(fp);
}
/*从文件2.dat读取数据*/
void ReadData2(void){
FILE *fp=fopen(“2.dat”,“r”);
while(!feof(fp)){
fscanf(fp,“%d %d”,&stack[size][0],&stack[size][1]);
sem_post(&sem);
++size;
}
fclose(fp);
}
/*阻塞等待缓冲区有数据，读取数据后，释放空间，继续等待*/
void HandleData1(void){
while(1){
sem_wait(&sem);
printf(“Plus:%d+%d=%d\n”,stack[size][0],stack[size][1],
stack[size][0]+stack[size][1]);
--size;
}
}
void HandleData2(void){
while(1){
sem_wait(&sem);
printf(“Multiply:%d*%d=%d\n”,stack[size][0],stack[size][1],
stack[size][0]*stack[size][1]);
--size;
}
}
int main(void){
pthread_t t1,t2,t3,t4;
sem_init(&sem,0,0);
pthread_create(&t1,NULL,(void *)HandleData1,NULL);
pthread_create(&t2,NULL,(void *)HandleData2,NULL);
pthread_create(&t3,NULL,(void *)ReadData1,NULL);
pthread_create(&t4,NULL,(void *)ReadData2,NULL);
/* 防止程序过早退出，让它在此无限期等待*/
pthread_join(t1,NULL);
}
在Linux下，我们用命令gcc -lpthread sem.c -o sem生成可执行文件sem。 我们事先编辑好数据文件1.dat和2.dat，假设它们的内容分别为1 2 3 4 5 6 7 8 9 10和 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 ，我们运行sem，得到如下的结果：
Multiply:-1*-2=2Plus:-1+-2=-3
Multiply:9*10=90
Plus:-9+-10=-19
Multiply:-7*-8=56
Plus:-5+-6=-11
Multiply:-3*-4=12
Plus:9+10=19
Plus:7+8=15
Plus:5+6=11
从中我们可以看出各个线程间的竞争关系。而数值并未按我们原先的顺序显示出来这是由于size这个数值被各个线程任意修改的缘故。这也往往是多线程编程要注意的问题。
5 小结
多线程编程是一个很有意思也很有用的技术，使用多线程技术的网络蚂蚁是目前最常用的下载工具之一，使用多线程技术的grep比单线程的grep要快上几倍，类似的例子还有很多。希望大家能用多线程技术写出高效实用的好程序来。
★ 安卓实习心得感悟
★ 软件工程总结
★ 软件工程教学总结
★ php实习报告
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