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1、多核软件开发技术第五讲：Linux多线程编程及调优,北京大学二零零八年春季*致谢：感谢Intel对本课程项目的资助,本讲主要内容,POSIX 线程库Pthreads介绍 POSIX pthreads库提供的基本线程的操作 线程的属性 线程互斥和同步 使用GDB 调试线程以及线程的调优,POSIX 线程库Pthreads介绍,使用fork()创建进程 代价昂贵进程间通信方式较复杂操作系统在实现进程间的切换比线程切换更费时,使用pthreads库创建线程创建进程比创建线程更快线程间的通信方式更容操作系统对线程的切换比对进程的切换更容易和快速,POSIX pthreads库提供的基本线程的操作,线程
2、的创建,#include int pthread_create(pthread_t*thread,pthread_attr_t*attr,void*(*start_routine)(void*),void*arg);,线程的退出,显示的调用pthread_exit()结束线程执行 void pthread_exit(void*retval);让线程处理程序返回 使用 pthread_cancel()函数终止其他线程的执行 int pthread_cancel(pthread_t thread);,等待线程结束,使用 pthread_join()函数等待被创建的线程结束 pthread_join
3、()函数会挂起创建线程的线程的执行 直到等待到想要等待的子线程 函数原型：int pthread_join(pthread_t th,void*thread_return);,线程的分离,主线程可以不断地创建子线程 子线程本身自己有自我回收内存资源的能力 函数原型：int pthread_detach(pthread_t th);pthread_detach()和 pthread_join()一般情况下不能同时使用,线程的属性,线程互斥和同步,mutex,Mutex：互斥设备(MUTual Exclusion device)mutex有如下特性：原子性：对mutex的加锁和解锁操作是原子的单一
4、性：拥有mutex的线程除非释放mutex，否则其他线程不能拥有此mutex非忙等待：等待mutex的线程处于等待状态，直到要等待的mutex处于未加锁状态，这时操作系统负责唤醒等待此mutex的线程,在POSIX 线程库中，存在三中类型的mutex：快速(fast)mutex递归(recursive)mutex错误检测(error checking)mutex。,POSIX 线程库中与mutex相关函数,int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,const pthread_mutexattr_t*mutexattr);int pthread_m
5、utex_lock(pthread_mutex_t*mutex);int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t*mutex);int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex);,条件变量,可以使得一个线程在执行过程中，因满足某个条件而发出信号通知另一个线程而另一个线程可以处于挂起状态，等待某个条件的满足后，才继续执行 条件变量必须和mutex一起使用来避免竞争,条件变量相关的操作函数,pthread_cond_t
6、cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;int pthread_cond_init(pthread_cond_t*cond,pthread_condattr_t*cond_attr);int pthread_cond_signal(pthread_cond_t*cond);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t*cond);int pthread_cond_wait(pthread_cond_t*cond,pthread_mutex_t*mutex);int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_
7、t*cond,pthread_mutex_t*mutex,const struct timespec*abstime);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t*cond);,线程的撤销,int pthread_setcancelstate(int state,int*oldstate)int pthread_setcanceltype(int type,int*oldtype)void pthread_testcancel(void);,POSIX 信号量,用POSIX 信号量可实现传统P、V操作 int sem_init(sem_t*sem,int p
8、shared,unsigned int value);int sem_wait(sem_t*sem);int sem_trywait(sem_t*sem);int sem_post(sem_t*sem);int sem_getvalue(sem_t*sem,int*sval);int sem_destroy(sem_t*sem);,线程和信号处理,#include int pthread_sigmask(int how,const sigset_t*newmask,sigset_t*oldmask);int pthread_kill(pthread_t thread,int signo);int sigwait(const sigset_t*set,int*sig);,使用GDB 调试线程以及线程的调优,GDB是一个功能强大、运行稳定的程序调试工具GDB不仅可以调试单进程程序，也可以调试多进程、多线程程序,使用GDB 调试线程以及线程的调优,在使用GDB调试程序之前，可执行程序编译选项应该加上-g 可以使用命令 b 或者 break 来设置断点 输入命令 l 或者 list 可以查看源代码 输入命令 r 或者run，程序开始运行 单步执行，可以输入命令 n 或者 next 使用info thread来查看当前系统中的线程信息 通过 thread命令可以切换线程,
