Linux多線程及線程間同步

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1、進(jìn)程和線程的區(qū)別
進(jìn)程的目的就是擔(dān)當(dāng)分配系統(tǒng)資源（CPU時(shí)間、內(nèi)存等）的基本單位。線程是進(jìn)程的一個(gè)執(zhí)行流，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。一個(gè)進(jìn)程由幾個(gè)線程組成,線程與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。
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% a* a+ q- C$ B* g! G' i地址空間：進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，包括文本區(qū)域（text region）、數(shù)據(jù)區(qū)域（data region）和堆棧（stack region）;一個(gè)進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下不會(huì)對其它進(jìn)程產(chǎn)生影響；線程只是一個(gè)進(jìn)程中的不同執(zhí)行路徑，線程有自己的堆棧和局部變量(在運(yùn)行中必不可少的資源)，但線程之間沒有單獨(dú)的地址空間，一個(gè)線程死掉就等于整個(gè)進(jìn)程死掉。同一進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的地址空間。
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通信：進(jìn)程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信——需要進(jìn)程同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

; f4 P' }0 C! U6 l調(diào)度和切換：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多。
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9 f: _0 p* Y! ]1 d9 `' O8 B6 s在多線程OS中，進(jìn)程不是一個(gè)可執(zhí)行的實(shí)體。
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地址空間:進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元;進(jìn)程至少有一個(gè)線程;它們共享進(jìn)程的地址空間;而進(jìn)程有自己獨(dú)立的地址空間;
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資源擁有:進(jìn)程是資源分配和擁有的單位,同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的資源
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2 U4 k+ v$ g9 p* Y% g線程是處理器調(diào)度的基本單位,但進(jìn)程不是.
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二者均可并發(fā)執(zhí)行.
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+ |/ v; q% {3 N: W" z4 `& }  A! J2、使用線程原因
. |8 M; }6 }9 C6 e( z    在Linux系統(tǒng)下，啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護(hù)它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且，線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間。
6 P7 H% N) v7 l) L" I) b    線程間方便的通信機(jī)制。對不同進(jìn)程來說，它們具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進(jìn)行，這種方式不僅費(fèi)時(shí)，而且很不方便。線程則不然，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。
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% `9 e4 ]6 i  ~% U$ {' _5 M3、線程操作的函數(shù)
#include <pthread.h>  
int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*func) (void *), void *arg);
int pthread_join (pthread_t tid, void ** status);
pthread_t pthread_self (void);
, J# P; N" e8 G3 bint pthread_detach (pthread_t tid);
void pthread_exit (void *status);

3 ~. k$ Z& }4 \$ F/ M! apthread_create：用于創(chuàng)建一個(gè)線程，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。
pthread_t *tid：線程id的類型為pthread_t，通常為無符號整型，當(dāng)調(diào)用pthread_create成功時(shí)，通過*tid指針返回。

const pthread_attr_t *attr：指定創(chuàng)建線程的屬性，如線程優(yōu)先級、初始棧大小、是否為守護(hù)進(jìn)程等�？梢允褂肗ULL來使用默認(rèn)值，通常情況下我們都是使用默認(rèn)值。
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, w/ `8 R+ \- T0 t' _: N% L4 ~: z- fvoid *(*func) (void *)：函數(shù)指針func，指定當(dāng)新的線程創(chuàng)建之后，將執(zhí)行的函數(shù)。

. l3 x0 |3 l" k/ a8 J! Dvoid *arg：線程將執(zhí)行的函數(shù)的參數(shù)。嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)意義氣嗚嗚吧久零就易，如果想傳遞多個(gè)參數(shù)，請將它們封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中。
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pthread_join：用于等待某個(gè)線程退出，成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。
; o' D% g0 V  l0 S3 Xpthread_t tid：指定要等待的線程ID

2 [' r" r& O8 n5 Z( ^& Fvoid ** status：如果不為NULL，那么線程的返回值存儲在status指向的空間中（這就是為什么status是二級指針的原因！這種才參數(shù)也稱為“值-結(jié)果”參數(shù)）。

pthread_self：用于返回當(dāng)前線程的ID。
9 T9 j, V  j, P7 P- ^$ X- j# n) B6 Mpthread_detach：用于是指定線程變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，就像進(jìn)程脫離終端而變?yōu)楹笈_進(jìn)程類似。成功返回0，否則返回Exxx（為正數(shù)）。變?yōu)榉蛛x狀態(tài)的線程，如果線程退出，它的所有資源將全部釋放。而如果不是分離狀態(tài)，線程必須保留它的線程ID，退出狀態(tài)直到其它線程對它調(diào)用了pthread_join。
1 j& z3 P: E& b# mpthread_exit用于終止線程，可以指定返回值，以便其他線程通過pthread_join函數(shù)獲取該線程的返回值。
8 f/ s  ^$ B5 b# U9 Q0 K6 Svoid *status：指針線程終止的返回值。

! u! R4 Q4 o; p/ R$ ?4、線程間互斥
. o' y' c  |3 X& o    使用互斥鎖（互斥）可以使線程按順序執(zhí)行。通常，互斥鎖通過確保一次只有一個(gè)線程執(zhí)行代碼的臨界段來同步多個(gè)線程�；コ怄i還可以保護(hù)單線程代碼。
% P! S4 n# R0 i. [' Y8 W9 Bint pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mptr);  
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mptr);
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先聲明一個(gè)pthread_mutex_t類型的變量，用作下面兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)。在對臨界資源進(jìn)行操作之前需要pthread_mutex_lock先加鎖，操作完之后pthread_mutex_unlock再解鎖。
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6 Y. P  D' d* C' J. ]4 k5、線程間同步
條件變量：使用條件變量可以以原子方式阻塞線程，直到某個(gè)特定條件為真為止。條件變量始終與互斥鎖一起使用。對條件的測試是在互斥鎖（互斥）的保護(hù)下進(jìn)行的。
7 r1 f, c! X9 ?7 S#include <pthread.h>  
0 K7 Y$ t- e  m, Iint pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr);  
: c1 C  T2 h/ |8 z9 lint pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cptr);  
//Both return: 0 if OK, positive Exxx value on error

/ T0 S, _7 ^# ]( c. E' b/ q5 m+ ]pthread_cond_wait用于等待某個(gè)特定的條件為真，pthread_cond_signal用于通知阻塞的線程某個(gè)特定的條件為真了。在調(diào)用者兩個(gè)函數(shù)之前需要聲明一個(gè)pthread_cond_t類型的變量，用于這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)。
; n9 W1 s, t. r$ v/*
是否熟悉POSIX多線程編程技術(shù)？如熟悉，編寫程序完成如下功能：
  1）有一int型全局變量g_Flag初始值為0；
" N7 g5 F# d3 D9 J% e9 f* q  2）在主線稱中起動(dòng)線程1，打印“this is thread1”，并將g_Flag設(shè)置為1
  3）在主線稱中啟動(dòng)線程2，打印“this is thread2”，并將g_Flag設(shè)置為2
  4）線程序1需要在線程2退出后才能退出
  5）主線程在檢測到g_Flag從1變?yōu)?，或者從2變?yōu)?的時(shí)候退出

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