深入了解Linux系統(tǒng)線程管理器的指南(linux系統(tǒng)線程管理器)
深入了解linux系統(tǒng)線程管理器
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在Linux操作系統(tǒng)中，線程是構(gòu)建進程的基本組成部分。Linux系統(tǒng)線程管理器負(fù)責(zé)管理線程的創(chuàng)建、調(diào)度和執(zhí)行等任務(wù)。深入了解Linux系統(tǒng)線程管理器是成為Linux系統(tǒng)開發(fā)高手的必修課程之一。本篇文章將為您提供一份指南，幫助您深入了解Linux系統(tǒng)線程管理器。
一、線程的基本概念
線程是程序中的一條獨立執(zhí)行路徑。在同一個進程中的線程可以共享進程的資源，如內(nèi)存空間、打開的文件等。多線程程序可以提高程序的并發(fā)性和響應(yīng)性，從而提升系統(tǒng)的整體性能。Linux操作系統(tǒng)支持多種線程模型，包括基于進程的線程模型、用戶級線程模型和內(nèi)核級線程模型等。
二、線程的創(chuàng)建
Linux系統(tǒng)中線程的創(chuàng)建使用pthread_create()函數(shù)。該函數(shù)的原型如下：
“`C
#include
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
“`
– thread：返回創(chuàng)建的新線程的ID；
– attr：新線程的屬性，可以指定線程的調(diào)度策略、優(yōu)先級等；
– start_routine：線程的入口函數(shù)；
– arg：傳遞給線程入口函數(shù)的參數(shù)。
pthread_create()函數(shù)創(chuàng)建了一個新的線程，并使其開始執(zhí)行start_routine()函數(shù)。在創(chuàng)建完畢之后，該函數(shù)返回0。如果遇到了錯誤，如資源不足等，則會返回對應(yīng)的錯誤碼。
三、線程的調(diào)度
Linux系統(tǒng)線程的調(diào)度由調(diào)度器負(fù)責(zé)。調(diào)度器決定了處于就緒狀態(tài)的線程需要運行的時間、運行的順序等。在Linux系統(tǒng)中，調(diào)度器根據(jù)線程的優(yōu)先級、調(diào)度策略等因素來選擇下一個要運行的線程。
Linux系統(tǒng)提供了多種調(diào)度策略，包括SCHED_OTHER、SCHED_FIFO和SCHED_RR等。SCHED_OTHER是Linux默認(rèn)的調(diào)度策略，它基于時間片輪轉(zhuǎn)算法，在多個可運行的線程之間進行輪換。對于實時應(yīng)用程序，我們可以使用SCHED_FIFO和SCHED_RR策略。
四、線程的同步
在多線程程序中，線程之間需要共享數(shù)據(jù)。為了確保數(shù)據(jù)的正確性，我們必須使用線程同步機制。Linux系統(tǒng)提供了多種線程同步方法，包括互斥鎖、條件變量、自旋鎖和信號量等。下面我們來介紹一下互斥鎖：
互斥鎖（Mutex）是一種線程同步機制，用來保護共享資源，以避免多個線程訪問時發(fā)生錯誤?；コ怄i有兩個狀態(tài)：鎖定和未鎖定。當(dāng)一個線程嘗試獲取一個已經(jīng)被其他線程鎖定的互斥鎖時，線程會被阻塞，直到該互斥鎖被釋放為止。
Linux系統(tǒng)提供了pthread_mutex_init()函數(shù)來初始化互斥鎖：
“`C
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,
const pthread_mutexattr_t *attr);
“`
– mutex：指向互斥鎖的指針；
– attr：互斥鎖的屬性。
使用pthread_mutex_lock()函數(shù)可以嘗試對一個互斥鎖進行加鎖操作。如果這個互斥鎖已經(jīng)被其他線程鎖定了，那么這個線程會被阻塞，直到這個互斥鎖被釋放。當(dāng)互斥鎖被成功加鎖后，這個線程就可以訪問共享資源了。使用pthread_mutex_unlock()函數(shù)可以對一個互斥鎖進行解鎖操作，使得其他線程可以訪問這個互斥鎖。
五、線程的銷毀
線程執(zhí)行完成后，需要被銷毀。Linux系統(tǒng)提供了pthread_exit()函數(shù)來銷毀線程：
“`C
#include
void pthread_exit(void *retval);
“`
– retval：線程的返回值，可以使用pthread_join()函數(shù)來獲取線程的返回值。
對于線程創(chuàng)建時使用了pthread_create()函數(shù)的線程，系統(tǒng)會自動回收線程的資源，無需任何操作。如果是由posix_spawn()函數(shù)創(chuàng)建的線程，則需要手動釋放相關(guān)資源。
六、線程池的實現(xiàn)
線程池是一種輔助多線程程序?qū)崿F(xiàn)的技術(shù)。它提供了一組線程，供任務(wù)使用，任務(wù)完成后，這些線程能夠重新被使用。線程池一般包括任務(wù)隊列、工作線程等組成部分。
Linux系統(tǒng)提供了libpthread庫來支持線程池的實現(xiàn)。以下簡單介紹一下如何實現(xiàn)線程池：
1. 初始化線程池。
“`C
threadpool_t *threadpool_create(int thread_count, int queue_size, int flags);
“`
– thread_count：線程池中的線程數(shù)；
– queue_size：任務(wù)隊列的大小；
– flags：線程池的屬性。
2. 向線程池中添加任務(wù)。
“`C
int threadpool_add(threadpool_t *pool, void (*function)(void *), void *argument, int flags);
“`
– pool：指向線程池的指針；
– function：任務(wù)函數(shù)；
– argument：傳遞給任務(wù)函數(shù)的參數(shù)；
– flags：任務(wù)的屬性。
3. 銷毀線程池。
“`C
void threadpool_destroy(threadpool_t *pool, int flags);
“`
– pool：指向線程池的指針；
– flags：線程池的屬性。
七、
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- linux 中多線程與超線程有什么區(qū)別？
linux 中多線程與超線程有什么區(qū)別？
多線程是指處理器困歲一次可以處理2個以上的線程，這些汪巧睜線程在我們看來像是并發(fā)的一樣，其實在電腦內(nèi)部是通過線程的調(diào)度來實現(xiàn)的。超線程，你看現(xiàn)在的一般i3,i5的處理器，比如有兩個核心，但你打開設(shè)備管理器時，在處理器那一項卻有四個一樣。大概就是這個意思寬櫻吧
超線程從硬件層面理解，辯喚即一個CPU的部件（可以理解為核）同時執(zhí)行多條察余指令，表現(xiàn)就是同時執(zhí)行多個線程。
多線程是軟件層面的概念，比如CPU只有一個核，通過線程調(diào)度敗灶滾可以在一個時間段內(nèi)運行多個程序或任務(wù)，但實際任何時刻只執(zhí)行一個線程。
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