Linux多线程【POSIX 线程库】

本文主要是介绍Linux多线程【POSIX 线程库】，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

POSIX 线程库，也称为 Pthreads（POSIX Threads），是一组用于多线程编程的标准 API。它是 POSIX 标准的一部分，广泛应用于 Unix 和 Unix-like 操作系统（如 Linux 和 macOS）。Pthreads 提供了一套线程创建、管理和同步的函数，使程序能够利用多核处理器的并行计算能力。

主要特点

线程创建和管理：
- 线程创建：通过 pthread_create 创建新线程。
- 线程终止：线程可以通过返回、调用 pthread_exit 或其他线程调用 pthread_cancel 来终止。
- 线程属性：使用 pthread_attr_t 设置线程属性，如栈大小、调度策略等。
线程同步：
- 互斥锁（Mutex）：使用 pthread_mutex_t 实现互斥访问，防止多个线程同时访问共享资源。
- 条件变量（Condition Variables）：通过 pthread_cond_t 实现线程间的条件同步，允许线程在某些条件满足时被唤醒。
- 读写锁（Read-Write Lock）：使用 pthread_rwlock_t 提供更细粒度的控制，允许多个线程读或一个线程写。
- 屏障（Barrier）：使用 pthread_barrier_t 使线程在特定点同步。
线程属性：
- 线程分离：使用 pthread_detach 将线程设置为分离状态，线程结束后自动释放资源。
- 线程特定数据（Thread-Specific Data, TSD）：通过 pthread_key_t 为每个线程维护特定数据。

主要函数介绍

线程创建与终止：
- pthread_create: 创建新线程。
- pthread_exit: 线程终止。
- pthread_join: 等待指定线程结束。
- pthread_detach: 将线程设置为分离状态。
- pthread_cancel: 取消线程。
线程同步：
- 互斥锁：
  - pthread_mutex_init: 初始化互斥锁。
  - pthread_mutex_lock: 加锁。
  - pthread_mutex_trylock: 尝试加锁。
  - pthread_mutex_unlock: 解锁。
  - pthread_mutex_destroy: 销毁互斥锁。
- 条件变量：
  - pthread_cond_init: 初始化条件变量。
  - pthread_cond_wait: 等待条件。
  - pthread_cond_signal: 唤醒一个等待线程。
  - pthread_cond_broadcast: 唤醒所有等待线程。
  - pthread_cond_destroy: 销毁条件变量。
- 读写锁：
  - pthread_rwlock_init: 初始化读写锁。
  - pthread_rwlock_rdlock: 加读锁。
  - pthread_rwlock_wrlock: 加写锁。
  - pthread_rwlock_unlock: 解锁。
  - pthread_rwlock_destroy: 销毁读写锁。
- 屏障：
  - pthread_barrier_init: 初始化屏障。
  - pthread_barrier_wait: 在屏障处等待。
  - pthread_barrier_destroy: 销毁屏障。
线程属性和特定数据：
- 线程属性：
  - pthread_attr_init: 初始化线程属性对象。
  - pthread_attr_destroy: 销毁线程属性对象。
  - pthread_attr_setdetachstate: 设置线程分离状态属性。
  - pthread_attr_getdetachstate: 获取线程分离状态属性。
- 线程特定数据：
  - pthread_key_create: 创建线程特定数据键。
  - pthread_key_delete: 删除线程特定数据键。
  - pthread_setspecific: 设置线程特定数据。
  - pthread_getspecific: 获取线程特定数据。

示例代码

下面是一个简单的多线程示例，展示了如何创建和同步线程：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#define NUM_THREADS 5void *print_hello(void *threadid) {long tid;tid = (long) threadid;printf("Hello World! It's me, thread #%ld!\n", tid);pthread_exit(NULL);
}int main() {pthread_t threads[NUM_THREADS];int rc;long t;for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {printf("In main: creating thread %ld\n", t);rc = pthread_create(&threads[t], NULL, print_hello, (void *) t);if (rc) {printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d\n", rc);exit(-1);}}for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {pthread_join(threads[t], NULL);}pthread_exit(NULL);
}

在这个示例中，主线程创建了 5 个线程，每个线程打印一条消息，然后终止。主线程等待所有线程结束后再终止。

Pthreads 提供了强大的多线程编程功能，使得开发者可以充分利用多核处理器的并行计算能力，提高程序的执行效率。

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