Linux下多线程编程详解：进程、线程与同步机制

"Linux操作系统中的进程和线程是操作系统并发执行任务的基本单位。进程代表一个程序的执行实例，而线程则是进程中执行的更小的、轻量级的单元。线程共享同一进程的资源，如内存空间，但各自拥有独立的调用栈，因此可以并发执行，提高系统效率。 在Linux中，多线程编程允许开发者同时执行多个函数，通过线程间通信来确保它们的有序运行。以下是一些关键的线程操作和同步机制： 1. **创建线程** 使用`pthread_create()`函数创建一个新的线程，它需要传递新线程的属性、开始执行的函数以及传递给该函数的参数。相对地，创建进程通常使用`fork()`或`vfork()`。 2. **线程退出** 线程通过`pthread_exit()`结束，而进程则由`exit()`终止。`pthread_join()`用于等待特定线程的完成，类似地，`wait()`和`waitpid()`用于等待子进程的结束。 3. **线程取消** `pthread_cancel()`允许在运行时取消线程，类似于`abort()`强制停止进程。 4. **线程标识与私有数据** 使用`pthread_self()`获取当前线程的ID，`getpid()`获取进程ID。`pthread_key_create()`和`pthread_key_delete()`用于创建和删除线程私有数据，`pthread_getspecific()`和`pthread_setspecific()`则用于读取和设置这些数据。 5. **线程通信机制** - **互斥锁**：`pthread_mutex_init()`初始化互斥锁，`pthread_mutex_lock()`和`pthread_mutex_unlock()`分别用于申请和释放锁，`pthread_mutex_trylock()`尝试非阻塞地获取锁，`pthread_mutex_destroy()`销毁锁。互斥锁用于保护临界区，确保一次只有一个线程访问共享资源。 - **条件变量**：`pthread_cond_init()`初始化条件变量，`pthread_cond_wait()`使线程等待，`pthread_cond_signal()`唤醒等待的线程，`pthread_cond_broadcast()`唤醒所有等待的线程。条件变量常与互斥锁配合使用，用于线程间的同步。 - **读写锁**：读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程独占。`pthread_rwlock_init()`等函数提供读写锁的相关操作。 - **其他通信机制**：还包括无名管道、有名管道、信号、消息队列、信号量和共享内存等。 6. **同步通信机制** 除了上述的互斥锁和条件变量，还有其他同步机制： - **信号量**：通过计数信号量实现对资源的计数访问，防止过多线程同时访问。 - **消息队列**：允许线程之间发送结构化消息，提供有序的、可靠的通信。 - **共享内存**：不同线程可以直接访问同一块内存区域，提供高效的数据交换。 多线程编程需要注意竞态条件和死锁等问题，合理使用同步机制可避免这些问题。在实际开发中，选择合适的线程通信机制对于实现高效、可靠的并发程序至关重要。"