執行緒的優勢

多程序與多執行緒

多程序，每個程序都有自己獨立的地址空間;多執行緒，同一程序內的執行緒共享程序的地址空間。所以建立一個就要耗費時間來為其分配系統資源，而建立一個新執行緒花費的時間會少很多。

程序地址空間獨立而執行緒共享地址空間，執行緒的切換速度遠快於程序的切換速度

程序間資料空間相對獨立，彼此間通訊要以專門的通訊方式進行，通訊時必須經過作業系統。而同一程序內的多個執行緒共享資料空間，一個執行緒的資料可以直接提供給其他執行緒使用。程序間通訊更加方便和省時。

綜上，執行緒節約時間和資源

此外，執行緒可以提高程式的響應速度，可以提高多處理器的效率，可以改善程式的結構

ps：編寫linux下的多執行緒應用程式，需要標頭檔案pthread.h，連結時需要使用庫libpthread.a

gcc ×××.c -lpthread

執行緒的建立

pthread_create

#include<pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t * attr,
                void* (*start_routine)(void *),void *arg);
pthread_t pthread_self(void) //獲取本執行緒的ID
int pthread_equal(pthread_t thread1，pthread_t thread2).//判斷兩個執行緒ID是否指向同一執行緒
 

int pthread_once(pthread_once_t *once_control,void(* init_routine)(void)) //用來保證init_routine執行緒函式在程序中僅執行一次

pthread_create

thread：一個指標，執行緒建立成功時，用來返回建立執行緒的ID
attr：該引數用於指定執行緒屬性，NULL表示預設屬性，可以瞭解，需要用再查
start_routine:一個函式指標，指向執行緒建立後要呼叫的函式;這個被執行緒呼叫的函式也叫做執行緒函式。
arg：該函式指向傳遞給函式的引數
注意：建立成功，函式返回0;若不為0則說明建立執行緒失敗。

執行緒的終止

1.通過return從執行緒函式返回
2.呼叫函式pthread_exit()使執行緒退出
3.呼叫pthread_cancel函式取消執行緒

在主執行緒中，如果從main函式返回或是呼叫exit函式退出主執行緒，則整個程序將終止，則整個程序終止，程序內的其他執行緒也會終止。若呼叫pthread_exit()函式，則僅僅是主線程序消亡，程序不會結束，其它執行緒也不會終止，直到所有執行緒結束，程序才會結束。

當程序要使用臨界資源時，要提出請求，如果該資源未被使用則申請成功，否則等待。臨界資源使用完畢後要釋放以便其它執行緒使用。

臨界資源為一個執行緒獨佔，當一個執行緒終止時，如果不釋放其佔有的臨界資源，則該資源會被認為還被已經退出的執行緒所使用，因而永遠不會得到釋放，如果一個執行緒在等待使用這個臨界資源，有可能無限制的等待，就形成來死鎖。

利用pthread_cleanup_push(),pthread_cleanup_pop()函式可以自動釋放資源

從pthread_cleanup_push()的呼叫點到pthread_cleanup_pop()之間的程式段中的終止動作（包括呼叫 pthread_exit()和取消點終止）都將執行pthread_cleanup_push()所指定的清理函式。

採用先入後出的棧結構管理，void routine(void *arg)函式在呼叫pthread_cleanup_push()時壓入清理函式棧，多次對pthread_cleanup_push()的呼叫將在清理函式棧中形成一個函式鏈，在執行該函式鏈時按照壓棧的相反順序彈出。execute引數表示執行到pthread_cleanup_pop()時是否在彈出清理函式的同時執行該函式，為0表示不執行，非0為執行；這個引數並不影響異常終止時清理函式的執行。

#include<pthread.h>
#define pthread_cleanup_push(routine,arg) \
{
    struct _pthread_cleanup_buffer buffer; \
           _pthread_cleanup_push(&buffer,(routine),(srg))\
#define pthread_clean_pop \
        _pthread_cleanup_pop(&buffer,(exeute));
}

pthread_cleanup_push((void *)pthread_mutex_unlock, (void *) &mut);
pthread_mutex_lock(&mut);
/* do some work */
pthread_mutex_unlock(&mut);
pthread_cleanup_pop(0);

本來do some work之後是有pthread_mutex_unlock(&mut);這句,也就是有解鎖操作,但是在do some work時會出現非正常終止,那樣的話,系統會根據pthread_cleanup_push中提供的函式,和引數進行解鎖操作或者其他操作,以免造成死鎖!

**attention:**pthread_cleanup_push()有’{‘,pthread_cleanup_pop()中有’}’，所以這兩個函式要成對出現

一般情況下，程序中各個執行緒的執行是獨立的，執行緒的終止不會相互通知，也不會影響其他執行緒，終止程序的所佔有的資源不會隨著執行緒的終止歸還系統，仍為執行緒所在的程序擁有。

#include<pthread.h>
void pthread_exit(void * retval)
int pthread_join(pthread_t th,void * thread_return);
int pthread_detach(pthread_t th);

pthread_join()的呼叫者被掛起並等待th執行緒終止，如果thread_return不為NULL，則 *thread_return=retval，一個執行緒僅允許一個執行緒使用pthread_join等待它終止，並且被等待的程序應該處於可join狀態，即非DETACHED。（如果有多個程序等待，第一個接受訊號的成功返回，其餘返回錯誤程式碼ESRCH）

一個可join的執行緒所佔的記憶體僅當有執行緒對它執行pthread_join()後才會釋放，
所以為了避免記憶體洩漏，所有執行緒終止時，要嘛已被設定為DETACHED，要嘛使用pthread_join()來回收資源。

pthread_cancel：來自其他執行緒的一個請求

但是如果子執行緒在某個操作被阻塞，等待它的執行緒會無限制的等待，形成死鎖。為了更安全地使執行緒退出，主執行緒通過pthread_cancel函式來請求取消同一程序中的其他執行緒，再呼叫pthread_join等待指定執行緒退出。

注：當主執行緒呼叫pthread_cancel後，只是將取消請求傳送給指定執行緒， 成功呼叫不能保證指定執行緒已經退出，需要呼叫pthread_join等待指定執行緒完全退出，再進行相關資源的釋放。

可取消狀態：當執行緒處於PTHREAD_CANCEL_ENABLE，收到cancel請求會使該執行緒退出執行；反之，若處於PTHREAD_CANCEL_DISABLE，收到的cancel請求將處於未決狀態，執行緒不會退出。執行緒預設可取消狀態為PTHREAD_CANCEL_ENABLE，可通過pthread_setcanceltype修改可取消型別。

可取消型別：當處於PTHREAD_CANCEL_DEFERRED，執行緒在收到cancel請求後，需要執行到取消點才能退出執行；如果處於PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS，可以在任意時間取消，只要收到cancel請求即可馬上退出。執行緒啟動時預設可取消型別為PTHREAD_CANCEL_DEFERRED，可通過pthread_setcanceltype修改可取消型別。

取消點：執行緒檢查是否被取消並按照請求進行動作的一個位置。

一般來說，為了防止資源未被釋放時，執行緒就已經退出。將獲取臨界資源-釋放臨界資源之間的程式碼塊都設定成PTHREAD_CANCEL_DISABLE狀態，其餘的程式碼塊都設定成PTHREAD_CANCEL_ENABLE狀態，確保執行緒在安全的地方退出。如果在可以安全退出的程式碼塊不存在取消點系統呼叫，可以呼叫pthread_testcancel函式自己新增取消點。

執行緒中的私有資料

程序中內的所有執行緒共享程序的資料空間，因此全域性變數為所有執行緒共有，在程式設計時有時需要儲存執行緒自己的全域性變數，這種變數僅在某個執行緒的內部有效。這時就要用到執行緒的私有資料（TSD），線上程內部，執行緒的私有資料可以被各個函式訪問，但它對其它執行緒是遮蔽的。

在使用執行緒的私有資料時，首先要為每個執行緒建立一個相關聯的鍵，一鍵多值，通過鍵來指代執行緒資料。

1、pthread_key_create:建立一個鍵

int pthread_key_create(pthread_key_t *key,void(*destr_function) (void*));
//第二個引數是一個解構函式

首先從linux的TSD池(Thread-specific Data)中分配一項，然後將其值賦給key供以後訪問使用。介面的第一個引數是指向引數的指標，第二引數是函式指標，如果該指標不為空，那麼線上程執行完畢退出時，已key指向的內容為入參呼叫destr_function(),釋放分配的緩衝區以及其他資料。

key被建立之後，因為是全域性變數，所以所有的執行緒都可以訪問。各個執行緒可以根據需求往key中，填入不同的值，這就相當於提供了一個同名而值不同的全域性變數，即一鍵多值。

一鍵多值依靠的一個結構體陣列，即

static struct pthread_key_struct pthread_keys[PTHREAD_KEYS_MAX] ={{0,NULL}};

2、pthread_setspecific:為指定鍵值設定執行緒私有資料

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer);

該函式將指標pointer的值(指標值而非其指向的內容)與key相關聯，用pthread_setspecific為一個鍵指定新的執行緒資料時，執行緒必須釋放原有的資料用以回收空間。

3、pthread_getspecific：從指定鍵讀取執行緒的私有資料

void * pthread_getspecific(pthread_key_t key);

通過該函式得到與key相關聯的資料

4、pthread_key_delete：刪除一個鍵

void * pthread_getspecific(pthread_key_t key);

該函式用於刪除一個鍵，功能僅僅是將該key在結構體陣列pthread_keys對應的元素設定為“un_use”，與該key相關聯的執行緒資料是不會被釋放的，即是僅僅將鍵刪除，因此執行緒私有資料的釋放必須在釋放鍵之前完成。