本文適合對多執行緒Thread原理比較感興趣的同學閱讀，需要具備一定的C++和Java程式設計知識。

一、背景

最近學習Java多執行緒程式設計，發現Java標準庫中的java.lang.Thread介面定義十分友好簡潔，使用起來十分方便。不禁想起之前用C/C++寫多執行緒時的煩惱，總會寫一些pthread_*函式。於是萌生了這個念頭，希望用C++實現一套類似Java Thread的庫，簡化以後的C++多執行緒開發。

二、C++ Thread用法

為了最大化地接近java.lang.Thread，同時方便Java開發者快速學習C++ Thread庫，本庫在使用上與Java完全一致，示例程式碼為：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <Thread.h>

class SimpleThread: public Thread
{
public:
    virtual void run()
    {
        Thread::run();
        std::cout << "I am a Thread\n";
        sleep(2);
    }
    ~SimpleThread()
    {
        std::cout << "I can free myself\n";
    }
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    SimpleThread *thread = new SimpleThread;
    thread->start();
    return 0;
}
 

正如你所見，Thread類使用起來十分簡潔。你只需要包含Thread.h檔案,然後按照Java Thread的用法編寫多執行緒程式就可以了。

.
|-- src
|   |-- Alias.h
|   |-- Exception
|   |   |-- BaseException.h
|   |   |-- IllegalArgumentException.h
|   |   |-- IllegalThreadStateException.h
|   |   `-- ThreadCreateFailedException.h
|   |-- Makefile
|   |-- RefCountable.h
|   |-- Runnable.cpp
|   |-- Runnable.h
|   |-- RunnablePtr.h
|   |-- Thread.cpp
|   |-- Thread.h
|   |-- ThreadEntry.cpp
|   |-- ThreadEntry.h
|   |-- UnCopyable.h
|   |-- _Runnable.h
|   `-- _Thread.h
`-- test
    |-- Makefile
    |-- RunnableTest.cpp
    |-- SimpleThreadTest.cpp
    `-- SyncTest.cpp
 

使用之前，先進入src資料夾編譯生成靜態Thread庫：

git clone https://github.com/xhjcehust/Thread.git
cd Thread/src
make

然後編譯連結自己的main檔案，以上述SimpleThreadTest.cpp檔案為例，對應的編譯命令為：

g++ -I ../src -o SimpleThreadTest SimpleThreadTest.cpp ../src/Thread.a -lpthread

生成SimpleTest可執行檔案，執行效果為：

三、C++ Thread實現

在上面的示例中，我們發現兩件有意思的事情：

• 動態申請的SimpleThread例項不需要釋放，記憶體洩漏？No~

• 沒有pthread_join，主執行緒為何會等到子執行緒sleep 2s退出才退出？

先看下Thread庫的框架構成：

是的，你沒看錯，Thread.a呼叫了你所寫的main函式！！！在最後編譯生成的檔案之中，Main函式事實上被重新命名為__Main函式，真正地main函式隱藏在Thread.a之中。這種設計在開發者無感知的情況下將其編寫的main函式作為Thread.a的一個模組來執行，其優點在於：

• 接管main函式所代表的主執行緒，在main函式執行之後實現資源的清理工作，如join等待子執行緒執行完成

• 捕獲主執行緒執行過程中的異常，確保程序不會因為主執行緒的異常導致其他執行緒停止

但是，也給開發者帶來了一點限制：main函式的宣告的格式為：

int main(int argc, char* argv[])

但事實上，這種宣告是普遍適用的宣告方式，有利於規範平時的程式設計習慣。 另外，__Main這個符號已經被Thread庫所使用，在編寫的main檔案中也不能使用這個符號，需要重定義。

細心的讀者可能發現，示例之中的Thread物件通過new申請堆上記憶體，而不是棧上分配。主要原因在於C++棧上物件的生命週期在退棧時銷燬，而執行緒內需要引用Thread物件，因此，Thread庫限制只能在堆上構造物件，棧上構造會編譯出錯。

至於SimpleThread例項不需要主動釋放這點，在子執行緒執行完之後，Thread庫會自動釋放執行緒申請的Thread物件資源。

四、C++ Thread開發進度

到目前為止，Thread庫實現的功能包括：

• 基礎Thread類和Runnable類功能

• synchronize同步語句塊功能

後續需要開發的功能包括：

• 執行緒停止，暫停，訊號等

• Thread執行緒間通訊互斥機制

• 支援執行緒組等特性。

• ....

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