UNIX Linux实验教程 5实验五Linux多线程程序设计
本资源是关于UNIX Linux实验教程的第五实验,主要讲解Linux多线程程序设计的知识点。该实验的目的是让学生加深对线程概念的理解,并掌握使用 POSIX 线程机制进行多线程应用程序的编程方法。
实验指导中,首先讲解了创建进程和线程的区别。在创建一个进程时,子进程要复制父进程的所有数据和变量,然后几乎完全独立于其父进程运行。当父子进程间需要交换信息时,需要借助操作系统提供的进程间通信机制来实现,如信号量、管道、消息通信、共享内存,这些机制通常开销很大,需要在用户程序与内核之间的上下文切换,还要在内存间多次数据拷贝。虽然可以采用共享内存机制提高信息交换的效率,但这种方式还是麻烦。同一进程内的线程之间自动共享所有全局变量,创建线程的开销比创建进程的开销小得多。很多应用采用多线程技术实现比采用多进程技术实现更加方便和高效。
接下来,实验指导讲解了 POSIX 1003.1c 线程标准的相关知识点,该标准定义了线程创建、线程归并、线程同步和线程调度等系统调用的功能和程序接口。其中包括线程管理系统调用、线程同步信号量及系统调用和线程互斥量及系统调用三个方面。
线程管理系统调用包括pthread_create、pthread_exit和pthread_join三个函数。pthread_create函数用于创建线程和启动线程,pthread_exit函数用于线程退出,pthread_join函数用于线程归并和读取线程的计算结果。
线程同步信号量及系统调用包括sem_init、sem_post和sem_wait三个函数。sem_init函数用于信号量初始化,sem_post函数用于信号量加1原子操作,sem_wait函数用于信号量减1原子操作。
线程互斥量及系统调用包括pthread_mutex_init、pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock和pthread_mutex_destroy四个函数。pthread_mutex_init函数用于互斥量初始化,pthread_mutex_lock函数用于加锁操作,pthread_mutex_unlock函数用于开锁操作,pthread_mutex_destroy函数用于互斥量撤销操作。
实验内容包括分析、调试和执行一个多线程示例程序,使用 POSIX 线程机制实现多线程应用程序的编程方法。