[17]APUE：線程

一般狀況下，線程模型的併發性能優於進程模型，但不老是這樣

線程的優點：

1. 線程的建立、銷燬及上下文切換代價比進程低
2. 某些狀況下，使用線程能夠簡化邏輯，避免異步編程的複雜性
3. 同一進程內全部線程共享全局內存段，沒有進程間通訊的開銷

線程的劣勢：

1. 線程之間協做的順序（時序）是徹底隨機的，*nix 內核的實現中也不包括對線程時序的徹底控制，線程的不可控特性可能會帶來某些測試過程當中難以復現的 BUG，業務風險較高
2. 線程之間的數據共享，同時也帶來了數據競爭的問題，須要十分謹慎地的處理臨界區數據

 *nix 平臺下的線程實現

1. 在內核層面的實現中，線程本質上仍是進程模型，用戶空間看到的每一線程，都對應於內核中一個進程（lwp:light weight process），用戶空間的進程 ID，對應於內核層面的進程組 ID
2. 線程的併發性能提高並不是線性增加，各類鎖機制的存在，都會形成線程併發性能的下降
3. 多線程編程須要對特定硬件平臺的特性有更深刻的瞭解，不然容易陷入「僞共享」等硬件相關的性能瓶頸中

線程的建立與終止

#include <pthread.h>
//pthread_* 類的函數成功返回 0；出錯時，直接返回錯誤碼，同時也會設置 errno
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
void pthread_exit(void *retval);
pthread_t pthread_self(void);

• pthread_self 函數用於線程取得自身的線程 ID
  • 此處的 ID 是用戶空間的概念，只在線程所屬的進程環境下有意義，一般狀況下就是一個指向特定結構體的內存地址（Linux／FreeBSD）
  • 操做系統範圍內能夠重複，同一進程中的線程退出後，其 ID 也能夠當即被複用
• 線程執行函數中調用 return 也能夠終止自身

釋放線程所佔用的資源

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

• 調用 pthread_detach(pthread_self()) 可以使線程自身處於 detach 處態，線程退出後，其佔用的資源將自動釋放
• 同一進程環境中的其它線程可使用 pthread_join 函數得到指定線程的退出狀態，同時釋放其所佔用的資源

線程屬性設置

#include <pthread.h>
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

• 線程屬性設置使用 pthread_attr_t 數據類型，必須首先調用 pthread_attr_init 初始化以後才能使用，使用完成以後須要調用 pthread_attr_destroy 釋放資源
• pthread_attr_setdetachstate 函數中 detachstate 參數的可選值有：PTHREAD_CREATE_JOINABLE、PTHREAD_CREATE_DETACHED，默認是前者，效果與線程自身調用 pthread_detach(pthread_self()) 相同

線程 ID 比較

int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2); 

• 不一樣操做系統中的線程實現方式存在差別，不能直接用 '==' 判斷

線程清理函數

#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_push(void (*cleanup_routine)(void *), void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);

• 不一樣的操做系統中，pthread_cleanup_push 與 pthread_cleanup_pop 能夠實現爲宏或函數，使用時必須一一配對使用，執行順序與設置順序相反，與進程清理中的 atexit 函數相似
• pthread_cleanup_pop 的參數爲 0 時，將不執行對應的清理行爲
• 在實現爲宏的平臺上（如：FreeBSD、MAX OS），函數退出必須調用 pthread_exit，而不能使用 return 返回，不然清理動做將得不到執行