"Linux高级程序设计(第2版) - Linux多线程编程"
在Linux环境中,多线程编程是高级程序设计的一个重要方面,它允许一个进程中同时执行多个并发线程,以提高程序的效率和响应性。杨宗德编著的《Linux高级程序设计》第二版详细探讨了这一主题,提供了深入的理论知识和实践指导。
1. **线程基本概念与线程操作**:
- 线程是操作系统分配处理器时间的基本单位,它比进程更轻量级,因为每个线程主要持有少量运行必需的资源,如程序计数器、寄存器、栈、线程信号掩码和局部线程变量。
- 在Linux中,线程可以共享同一进程的地址空间和其他资源,但它们有自己的堆栈和独立的执行路径。
2. **线程与进程的对比**:
- 进程拥有独立的内存空间,通信需借助操作系统机制,而线程间的通信更为直接,可以共享内存,减少了通信开销。
- 创建和销毁线程通常比进程更快,线程更适合用于需要快速响应和并行处理任务的场合。
3. **线程属性控制**:
- 程序员可以通过特定的API,如`pthread_attr_init`和`pthread_attr_set`等,来设置线程的属性,包括调度策略、栈大小、是否为守护线程等。
4. **线程调度策略**:
- Linux支持多种调度策略,包括SCHED_OTHER(默认的非实时调度)、SCHED_FIFO(先入先出,实时调度)和SCHED_RR(时间片轮转,实时调度)。
5. **线程的创建**:
- 使用`pthread_create`函数创建新的线程,指定线程的属性和开始执行的函数。
6. **线程退出与等待**:
- 线程可以通过调用`pthread_exit`主动结束,或在执行完用户定义的函数后自然退出。
- 主线程或其他线程可以使用`pthread_join`等待特定线程结束,回收其资源。
7. **线程取消与终止**:
- `pthread_cancel`可以请求取消一个线程,线程在合适的时间点停止执行。
- `abort`函数则强制终止整个进程。
8. **线程标识符**:
- 通过`pthread_self()`获取当前线程的ID,而`getpid()`则返回进程ID。
9. **线程通信机制**:
- 线程间的同步和通信使用信号量、信号、互斥锁、条件变量和读写锁等机制,这些工具可以帮助避免竞态条件和死锁。
10. **进程/线程应用对比**:
- 进程创建使用`fork`或`vfork`,退出使用`exit`,等待使用`wait`和`waitpid`;而线程创建、退出和等待使用`pthread_create`、`pthread_exit`和`pthread_join`。
- 进程间通信(IPC)方式包括无名管道、有名管道、信号、消息队列、信号量和共享内存,线程间则主要依赖线程特有的同步机制。
在实际开发中,理解和掌握这些概念和技术对于编写高效、可靠的多线程程序至关重要。《Linux高级程序设计》第二版为读者提供了全面的指南,帮助开发者深入理解Linux环境下的多线程编程。