浅谈linux多线程协作

史欢欢 周光森 姚永哲

沈阳中钞信达金融设备有限公司

1、线程的创建和终止

1)在线程创建之前，需要初始化线程，设置线程的优先级、是否继承父进程优先级、调度策略，并分配各个线程的优先级。创建线程的函数是pthread_create()。

2)线程的终止的两种方式：第一通过return从线程函数返回，第二种通过调用pthread_exit()函数使线程退出。此外，主线程中如果从main函数返回或是调用了exit函数退出主线程，则整个进程终止，此时所有的其他线程也将终止。另一种是，如果主线程调用pthread_exit函数，则仅仅是主线程消亡，进程不会结束，其他线程也不会结束，直到所有的线程都结束时，进程才结束。

2、多线程协作

线程与线程之间通讯，互相交互变量，不能总用全局变量，这样会出现A线程正在改全局变量的值，B线程却在读全局变量的值，因为各线程是并行工作，所以需要加互斥锁、条件变量或消息队列来同步。

1)互斥锁pthread_mutex_lock(unlock或trylock)：用来防止两个进程或线程在同一时刻访问相同的共享资源。如果互斥量已经上锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。比如A和B两个线程都要用a变量，在A线程中，加锁之后改变a变量的值，然后解锁，而在B线程中，加锁之后读a变量的值，然后解锁，加锁和解锁必须判断是否成功，否则对a变量的读写会出错，最好用pthread_mutex_trylock加锁，如果加锁失败，会返回EBUSY，成功则返回0，返回EBUSY说明另一线程对这个变量加锁后还未解锁。此外，阻塞和非阻塞的意思是，阻塞是一直加锁直到成功，非阻塞是加锁完毕后不管成功与否都返回。

2)条件变量cond

条件变量的基本操作是当触发条件(当条件变为真时)，等待条件，挂起线程直到其他线程触发条件。即A线程先进入wait等待，让其挂起，等待B线程执行激活后，A线程继续执行。为了防止竞争，条件变量总是和一个互斥锁结合在一起。pthread_cond_wait一般嵌套在while(条件)中，条件第一次满足就可以。激活等待线程是激发条件有两种形式，pthread_cond_signal( )激活一个等待该条件的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。

3)消息队列：在A线程中改变某个变量后，发消息给B线程，B线程在没有得到消息时处于挂起状态，除非A线程给B线程发消息，B线程接收到消息才开始执行msgrcv的下一行代码。msgsnd向队列末端添加一条新消息；msgrcv从队列中取消息，取消息是不一定遵循先进先出的，也可以按消息的类型字段取消息；

4)线程之间是异步的，无法确定哪个线程先执行。如果在同一优先级中有N个线程，需要使用sleep来调整各个线程执行的顺序。

5)Linux下多个线程同时对一个文件进行写操作，需要使用文件锁解决冲突，使用int flock(int fd，int operation)(锁定文件或解除锁定)函数。flock()会依参数operation所指定的方式对参数fd所指的文件做各种锁定或解除锁定的动作。此函数只能锁定整个文件，无法锁定文件的某一区域。LOCK_EX 建立互斥锁定，一个文件同时只有一个互斥锁定。LOCK_NB 无法建立锁定时，此操作可不被阻断，马上返回进程。通常与LOCK_EX 做OR(|)组合。

if(flock(fileno(文件指针)，LOCK_EX | LOCK_NB)== FAILURE)//文件加锁

if(flock(fileno(文件指针)，LOCK_UN)== FAILURE)//释放文件锁

3、线程内部处理

1)线程中程序不运行的三种状态睡眠sleep()、阻塞、挂起，他们的区别是：

①挂起：没有满足的运行条件，正在待命，比如msgrcv，没有接收到消息时就挂起，让别的线程执行，自己等待msgsnd，一旦接收到消息，继续执行；

②sleep( )：歇一会，让别的线程先运行；

③阻塞：线程由于等待处理器外的其他条件无法运行，如条件变量的改变、加锁互斥量或I/O操作结束。

2)单线程进入死循环

如果线程中所有程序的执行需要满足if条件，但if条件一直不满足，这个线程将处于死循环，使别的线程也无法执行。可以在if之后加入else，里面是sleep()，在执行sleep()期间，别的线程就可以运行。

3)线程定时执行

如果想让在线程定时执行某个函数，需要用到setitimer()有两个功能，一是指定一段时间后，才执行某个function，二是每间隔一段时间就执行某个function。如果要实现间隔执行，程序中一定要加pause( )函数，并且嵌套在while(1)中。

结束语：

在应用软件中编写各个线程的程序。调用linux中的系统函数一定要接收返回值来判断是否执行成功。linux程序不能实时仿真，调试程序只能通过printf打印变量值到串口。所以在写linux程序，一定要防止内存泄漏，比如数组、变量类型、指针一定要推敲使用。遇到内存泄漏，用printf来打印定位。