UNIX下多线程编程指南

在UNIX操作系统环境中，多线程编程是开发高效并发应用程序的关键技术。PTHREAD是UNIX系统中广泛使用的多线程API，它遵循POSIX标准，为开发者提供了丰富的线程管理功能。本指南将深入探讨PTHREAD库在SUN操作系统下的应用，帮助你掌握多线程编程的核心概念、原理以及实践技巧。 一、线程基础 线程是操作系统中的轻量级进程，它是程序执行的最小单元。与进程相比，线程共享同一地址空间，创建和销毁更快，通信更直接，从而提高了系统资源利用率和程序执行效率。 二、PTHREAD API PTHREAD库提供了创建、同步、互斥、条件变量等线程操作的接口： 1. 创建线程：pthread_create()函数用于创建新的线程，传入线程属性、线程入口函数和参数。 2. 线程退出：线程执行完毕或遇到错误时，通过pthread_exit()函数退出，返回一个状态码。 3. 等待线程：pthread_join()函数允许一个线程等待另一个线程的结束，获取其返回值。 4. 线程属性：pthread_attr_init()和pthread_attr_set*()系列函数用于设置线程属性，如调度策略、栈大小等。 5. 信号量：pthread_mutex_t表示互斥锁，用于保护共享资源；pthread_cond_t表示条件变量，用于线程间的同步。 三、线程调度与同步 1. 调度策略：可设置线程的优先级，如SCHED_RR（轮转）、SCHED_FIFO（先入先出）或SCHED_OTHER（默认的可抢占调度）。 2. 互斥锁：pthread_mutex_lock()和pthread_mutex_unlock()用于锁定和解锁互斥锁，确保同一时间只有一个线程访问共享资源。 3. 条件变量：pthread_cond_wait()和pthread_cond_signal()用于线程间的等待与唤醒，实现基于特定条件的同步。 四、线程安全 在多线程环境中，要特别注意线程安全问题，避免数据竞争和死锁。线程安全函数是指在多线程环境下可以正确运行的函数，如malloc()、free()等。而非线程安全的函数则需要额外的同步机制来保证安全。 五、异常处理与线程取消 1. 异常处理：在多线程环境中，可以使用pthread_cleanup_push()和pthread_cleanup_pop()来设置清理函数，确保在异常发生时执行必要的清理工作。 2. 线程取消：pthread_cancel()函数可以请求取消另一个线程，被取消的线程可以通过pthread_setcancelstate()和pthread_setcanceltype()设置取消状态和类型。 六、线程本地存储 pthread_key_create()和pthread_getspecific()、pthread_setspecific()函数可用于创建和管理线程本地存储，每个线程拥有独立的数据副本，避免了全局变量的线程安全问题。 七、实例分析 通过实际案例，如线程池、服务器并发处理等，深入理解PTHREAD的使用方法和注意事项，了解如何在SUN系统中有效地设计和实现多线程程序。 通过学习这个"UNIX下多线程编程指南"，你将能够熟练地运用PTHREAD API，解决并发编程中的各种问题，提升程序性能，实现高效、稳定的多线程应用。