Linux高级程序设计：多线程编程详解

"Linux多线程编程" 在Linux环境中，多线程编程是一种高效利用系统资源的方法，它允许在一个进程中同时执行多个线程，共享进程的内存空间和其他资源。线程比进程更轻量级，创建和销毁的速度更快，因为它们不需要复制整个进程的上下文。在《Linux高级程序设计（第二版）》中，作者杨宗德详细介绍了Linux多线程编程的相关概念和技术。 1. **线程基本概念与线程操作** - **线程** 是执行流程的基本单元，每个线程都有自己的程序计数器、一组寄存器、栈、线程信号掩码和局部线程变量，但它们共享进程的内存空间和其他资源。 - **创建线程**：在Linux中，可以使用POSIX线程库（pthreads）中的`pthread_create`函数来创建新的线程。 - **线程退出**：线程通常在用户定义的函数执行完毕或遇到`pthread_exit`函数时退出。 - **线程等待**：主线程或其他线程可以通过`pthread_join`函数等待特定线程的结束。 - **线程取消**：`pthread_cancel`函数可以用来请求取消另一个线程的执行，但实现取决于线程的状态和取消点。 2. **线程属性控制** - 线程属性可以通过`pthread_attr_t`结构体来设置，包括栈大小、调度策略等。 - 可以使用`pthread_attr_init`初始化属性，`pthread_attr_setstacksize`设置栈大小，`pthread_attr_setschedpolicy`设置调度策略。 3. **线程调度策略** - Linux支持三种调度策略：SCHED_OTHER（默认的非实时调度），SCHED_FIFO（先进先出的实时调度）和SCHED_RR（轮转的实时调度）。 - 调度策略的选择会影响线程的执行优先级和调度方式。 4. **线程与进程的对比** - 进程具有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间。 - 创建进程需要较多资源，通信机制复杂；线程创建成本低，通信通过共享内存直接完成，更高效。 - 进程间的通信（IPC）包括管道、信号、消息队列、信号量和共享内存，线程间的同步和通信则使用信号量、互斥锁、条件变量和读写锁。 5. **线程资源** - 线程占用的资源较少，但仍然需要一定栈空间和线程私有数据。 - 线程间的同步和通信机制是多线程编程中的关键，避免竞态条件和死锁是必要的。 6. **线程的应用** - 在多线程编程中，可以创建多个线程来执行不同的任务，提高系统的并发性。 - 使用线程可以使某些计算密集型任务并行化，提高效率。 - 在需要快速响应和高吞吐量的软件中，如网络服务器和数据库系统，多线程是常见的设计选择。 Linux多线程编程提供了强大的工具来实现并发和并行处理，但同时也需要对线程同步、通信和资源管理有深入的理解，以避免可能出现的并发问题，如数据竞争和死锁。通过学习和实践，开发者能够熟练掌握这一技术，编写出高效且可靠的多线程程序。