• 系統(tǒng)編程第四天

今天講的都是線程相關(guān)內(nèi)容,而且這些內(nèi)容不能放在進(jìn)程中使用。個人感覺最大難點(diǎn)還是代碼的實(shí)際應(yīng)用,其他的通過老師的代碼還是可以看明白,最后一個線程鎖老師直接放在鏈表里面講了,而且還聲明這塊內(nèi)容以后肯定要用到的,要會用，不知道是不是例子涉及到鏈表了,感覺線程鎖還是沒搞懂。
最近有同學(xué)給老師提意見了,現(xiàn)在上課也能跟著老師敲代碼了,最起碼感覺效果比之前好多了,不用一直都是一臉懵逼的狀態(tài)了。
今天老師留的作業(yè)也涉及到前面的內(nèi)容,但是看了一下題目要求感覺還是那么難。

線程(thread)

1. 隸屬于進(jìn)程（不可以獨(dú)立存在）
   一個進(jìn)程中可以包含多個線程
   如果一個進(jìn)程創(chuàng)建了n個線程，則這個進(jìn)程中包含了n+1（主線程）個線程
   a. 僅有主線程的單進(jìn)程
   b. 多進(jìn)程（每個進(jìn)程也僅有一個主線程）
   c. 包含多個線程的單進(jìn)程
   d. 包含多線程的多個進(jìn)程
2. 線程僅有自己獨(dú)立的棧區(qū)（數(shù)據(jù)區(qū)、代碼區(qū)、堆區(qū)整個進(jìn)程中的所有線程共享）
3. 所有線程相關(guān)函數(shù)都以pthread_XXXX開頭
   所有調(diào)用線程函數(shù)的程序編譯時需加-lpthread
4. pthread_create

    int pthread_create(
                        pthread_t *thread, 
                        const pthread_attr_t *attr,
                        void *(*start_routine) (void *), 
                        void *arg);
    ```
5. pthread_join
    ```int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);```
    該函數(shù)用于對可聯(lián)結(jié)線程做善后處理，主要過程如下：
    1) 等待指定線程終止
    2) 獲取指定線程終止后返回的信息
    3) 釋放已終止線程占用的資源
    
6. pthread_exit:讓調(diào)用線程從調(diào)用該函數(shù)處中途退出（不推薦使用，了解）

void pthread_cleanup_push(void (*rtn) (void *), void * arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);
void pthread_exit(void *retval);    
```

7. pthread_cancel:向指定線程發(fā)送一個取消請求（不常用，了解）

    int pthread_cancel(pthread_t thread);
    ```
8. 線程按是否響應(yīng)取消請求分為兩種：（不常用，了解）
    1) 響應(yīng)取消請求的線程（默認(rèn)）
    2) 不響應(yīng)取消請求的線程

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
state取值：
PTHREAD_CANCEL_ENABLE
PTHREAD_CANCEL_DISABLE
該函數(shù)只能讓一個線程自己決定是否響應(yīng)取消請求
```

9. 線程按是否可聯(lián)結(jié)分為兩種：
   1. 可聯(lián)結(jié)線程（默認(rèn)）
   2. 分離的線程
      創(chuàng)建線程時讓線程為分離的函數(shù)：

    int pthread_attr_init(pthread_attr_t  * pAttr);
    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t  * pAttr);
    int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *pAttr, int*detachstate);
    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *pAttr, int detachstate);
    detachstate的取值：
    PTHREAD_CREATE_DETACHED
    PTHREAD_CREATE_JOINABLE
 
    /*將已創(chuàng)建成功的線程置為分離的，過程不可逆（不推薦使用，了解）*/
    int pthread_detach(pthread_t thread);
      ```
    
10. 共享資源：并行執(zhí)行的任務(wù)都可以使用資源
    并行執(zhí)行的任務(wù)同時使用共享資源，會出現(xiàn)沖突或數(shù)據(jù)混亂的現(xiàn)象稱為：競態(tài)”
    為了解決“競態(tài)”現(xiàn)象，需要使用一種機(jī)制解決沖突，這樣的機(jī)制被稱為：同步機(jī)制
    同步機(jī)制兩大核心操作：
    1)P（-）操作：如果能夠獲得想要的資源立即返回，如果不能夠獲得想要的資源則排隊等待
    2)V（+）操作：使用完共享資源的任務(wù)要立即調(diào)用該操作，一方面將資源置空閑，另一方面通知等待使用資源的其它任務(wù)
    
    什么是信號量：一種典型的同步機(jī)制。它不但提供了監(jiān)控可用共享資源數(shù)量的計數(shù)牌，還提供一套供沒法獲得共享資源的任務(wù)排隊用的機(jī)制
    ```
    代碼模板：
    a. 多個任務(wù)如何避免同時使用共享資源：
    P操作;
    ...........//臨界區(qū):即使用共享資源的一段代碼
    V操作

    b. A任務(wù)完成一件事后通知B任務(wù)可以開始做另一件事了
        A任務(wù)操作完共享資源后調(diào)V操作，B任務(wù)則在使用共享資源前調(diào)P操作
    ```
    
11. 針對多線程，Linux系統(tǒng)提供了如下幾種機(jī)制：

a. 線程信號量：多個共享資源的控制問題
頭文件：#include <semaphore.h>
類型：sem_t
初始化：int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
清理：int sem_destroy(sem_t *sem);
P操作： int sem_wait(sem_t *sem);
V操作： int sem_post(sem_t *sem);

b. 線程互斥鎖：單個共享資源的控制問題
頭文件：#include <pthread.h>
類型：pthread_mutex_t
          PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 初始化
初始化：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex, NULL);
清理：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t * mutex);
阻塞P操作： int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mutex);
V操作： int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mutex);

c. 線程讀寫鎖：讀者-寫者
頭文件：#include <pthread.h>
類型：pthread_rwlock_t
初始化：int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t * rwlock, NULL);
清理：int pthread_rwlock_destroy(pthread_ rwlock _t * rwlock);
阻塞讀鎖P操作： int pthread_rwlock_rdlock(pthread_ rwlock _t * rwlock);
阻塞寫鎖P操作： int pthread_rwlock_wrlock(pthread_ rwlock _t * rwlock);
V操作： int pthread_rwlock_unlock(pthread_ rwlock _t * rwlock);

d. 線程條件變量：解決同步問題(現(xiàn)階段不要求掌握)
```

12. 作業(yè)：
    主線程負(fù)責(zé)修改包含有10個整型數(shù)組元素的值（建議用隨機(jī)數(shù)給元素賦值）（可以每隔幾秒修改一次））
    創(chuàng)建一個新的線程負(fù)責(zé)，主線程一旦修改好數(shù)組內(nèi)容，就對該數(shù)組排序后輸出