linux下多線程的創建與等待詳解

所有線程都有一個線程號，也就是Thread ID。其類型為pthread_t。通過調用pthread_self()函數可以獲得自身的線程號。

下面說一下如何創建一個線程。
通過創建線程，線程將會執行一個線程函數，該線程格式必須按照下面來聲明：
void * Thread_Function(void *)
創建線程的函數如下：

int?pthread_create(pthread_t?*restrict thread,
??????const?pthread_attr_t?*restrict attr,
??????void?*(*start_routine)(void*),?void?*restrict arg);

下面說明一下各個參數的含義：
thread：所創建的線程號。
attr：所創建的線程屬性，這個將在后面詳細說明。
start_routine：即將運行的線程函數。
art：傳遞給線程函數的參數。
下面是一個簡單的創建線程例子：

#include?<pthread.h>
#include?<stdio.h>
/* Prints x’s to stderr. The parameter is unused. Does not return. */
void*?print_xs (void*?unused)
{
????while?(1)
????fputc (‘x’, stderr);
????return?NULL;
}
/* The main program. */
int?main ()
{
????pthread_t thread_id;
????/* Create a new thread. The new thread will run the print_xs
????function. */
????pthread_create (&thread_id, NULL,?&print_xs, NULL);
????/* Print o’s continuously to stderr. */
????while?(1)
????fputc (‘o’, stderr);
????return?0;
}

在編譯的時候需要注意，由于線程創建函數在libpthread.so庫中，所以在編譯命令中需要將該庫導入。命令如下：
gcc -o createthread -lpthread createthread.c
如果想傳遞參數給線程函數，可以通過其參數arg，其類型是void *。如果你需要傳遞多個參數的話，可以考慮將這些參數組成一個結構體來傳遞。另外，由于類型是void *，所以你的參數不可以被提前釋放掉。
下面一個問題和前面創建線程類似，不過帶來的問題回避進程要嚴重得多。如果你的主線程，也就是main函數執行的那個線程，在你其他線程推出之前就已經退出，那么帶來的bug則不可估量。通過pthread_join函數會讓主線程阻塞，直到所有線程都已經退出。

pthread_join:使一個線程等待另一個線程結束。
代碼中如果沒有pthread_join主線程會很快結束從而使整個進程結束，從而使創建的線程沒有機會開始執行就結束了。加入pthread_join后，主線程會一直等待直到等待的線程結束自己才結束，使創建的線程有機會執行。

int?pthread_join(pthread_t thread,?void?**value_ptr);

thread：等待退出線程的線程號。
value_ptr：退出線程的返回值。
下面一個例子結合上面的內容：

int?main ()
{
????pthread_t thread1_id;
????pthread_t thread2_id;
????struct?char_print_parms thread1_args;
????struct?char_print_parms thread2_args;
????/* Create a new thread to print 30,000 x’s. */
????thread1_args.character?=?’x’;
????thread1_args.count?=?30000;
????pthread_create (&thread1_id, NULL,?&char_print,?&thread1_args);
????/* Create a new thread to print 20,000 o’s. */
????thread2_args.character?=?’o’;
????thread2_args.count?=?20000;
????pthread_create (&thread2_id, NULL,?&char_print,?&thread2_args);
????/* Make sure the first thread has finished. */
????pthread_join (thread1_id, NULL);
????/* Make sure the second thread has finished. */
????pthread_join (thread2_id, NULL);
????/* Now we can safely return. */
????return?0;
}

下面說一下前面提到的線程屬性。
在我們前面提到，可以通過pthread_join()函數來使主線程阻塞等待其他線程退出，這樣主線程可以清理其他線程的環境。但是還有一些線程，更喜歡自己來清理退出的狀態，他們也不愿意主線程調用pthread_join來等待他們。我們將這一類線程的屬性稱為detached。如果我們在調用pthread_create()函數的時候將屬性設置為NULL，則表明我們希望所創建的線程采用默認的屬性，也就是jionable。如果需要將屬性設置為detached，則參考下面的例子：

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
void?*?start_run(void?*?arg)
{
//do some work
}
int?main()
{
????pthread_t thread_id;
????pthread_attr_t attr;
????pthread_attr_init(&attr);
????pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
????pthread_create(&thread_id,&attr,start_run,NULL);
????pthread_attr_destroy(&attr);
????sleep(5);
????exit(0);
}

在線程設置為joinable后，可以調用pthread_detach()使之成為detached。但是相反的操作則不可以。還有，如果線程已經調用pthread_join()后，則再調用pthread_detach()則不會有任何效果。
線程可以通過自身執行結束來結束，也可以通過調用pthread_exit()來結束線程的執行。另外，線程甲可以被線程乙被動結束。這個通過調用pthread_cancel()來達到目的。

int?pthread_cancel(pthread_t thread);

函數調用成功返回0。
當然，線程也不是被動的被別人結束。它可以通過設置自身的屬性來決定如何結束。
線程的被動結束分為兩種，一種是異步終結，另外一種是同步終結。異步終結就是當其他線程調用 pthread_cancel的時候，線程就立刻被結束。而同步終結則不會立刻終結，它會繼續運行，直到到達下一個結束點（cancellation point）。當一個線程被按照默認的創建方式創建，那么它的屬性是同步終結。
通過調用pthread_setcanceltype()來設置終結狀態。

int?pthread_setcanceltype(int?type,?int?*oldtype);

state：要設置的狀態，可以為PTHREAD_CANCEL_DEFERRED或者為PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS。
那么前面提到的結束點又是如何設置了？最常用的創建終結點就是調用pthread_testcancel()的地方。該函數除了檢查同步終結時的狀態，其他什么也不做。
上面一個函數是用來設置終結狀態的。還可以通過下面的函數來設置終結類型，即該線程可不可以被終結：

int?pthread_setcancelstate(int?state,?int?*oldstate);

state：終結狀態，可以為PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE。具體什么含義大家可以通過單詞意思即可明白。
最后說一下線程的本質。其實在Linux中，新建的線程并不是在原先的進程中，而是系統通過一個系統調用clone()。該系統copy了一個和原先進程完全一樣的進程，并在這個進程中執行線程函數。不過這個copy過程和fork不一樣。 copy后的進程和原先的進程共享了所有的變量，運行環境。這樣，原先進程中的變量變動在copy后的進程中便能體現出來。

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