linux多线程

linux多线程

线程是进程内独立的一条运行路线，处理器调度的最小单元，也可以称为轻量级进程。线程可以对进程的内存空间和资源进行访问，并与同一进程中的其他线程共享。因此，线程的上下文切换的开销比创建进程小很多。

Pthread是一套用户级线程库,但在linux上实现时,却使用了内核级线程来完成,这样提高的线程的并发性.Pthread是由POSIX提供的一套通用的线程库,具有很好的移植性.

Linux多线程编程

编译时要用到pthread 库：gcc -lpthread

错误码位置：/usr/include/asm-generic/errno.h

gcc pthread_create.c -lpthread

思考：主子线程交替打印奇数偶数。
思考：证明线程可以自己取消自己。

思考：证明SIGKILL和SIGSTOP 是无法阻塞的。

/usr/include/bits/pthreadtypes.h中查看pthread_mutex_t

思考：用多线程将一个文件1.c拷贝3个副本，11.c,12.c,13.c

思考：多个生产者和消费者

思考：将互斥量等初始化使用pthread_once实现。

思考：设置线程的分离属性，然后在新县城中获取自己的分离属性。

Linux C++多线程同步的四种方式

From : https://blog.csdn.net/qq_39382769/article/details/96075346

1.同一个线程内部，指令按照先后顺序执行；但不同线程之间的指令很难说清楚是哪一个先执行，在并发情况下，指令执行的先后顺序由内核决定。

如果运行的结果依赖于不同线程执行的先后的话，那么就会形成竞争条件，在这样的情况下，计算的结果很难预知，所以应该尽量避免竞争条件的形成。

2.最常见的解决竞争条件的方法是：将原先分离的两个指令构成一个不可分割的原子操作，而其他任务不能插入到原子操作中！

3.对多线程来说，同步指的是在一定时间内只允许某一个线程访问某个资源，而在此时间内，不允许其他线程访问该资源!

互斥锁
条件变量
读写锁
信号量

一种特殊的全局变量，拥有lock和unlock两种状态。
unlock的互斥锁可以由某个线程获得，一旦获得，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程由权力打开该锁，其他线程想要获得互斥锁，必须得到互斥锁再次被打开之后。

1.互斥锁的初始化,分为静态初始化和动态初始化.

2.互斥锁的相关属性及分类

(1) attr表示互斥锁的属性;

(2) pshared表示互斥锁的共享属性，由两种取值：

1）PTHREAD_PROCESS_PRIVATE：锁只能用于一个进程内部的两个线程进行互斥（默认情况）

2）PTHREAD_PROCESS_SHARED：锁可用于两个不同进程中的线程进行互斥，使用时还需要在进程共享内存中分配互斥锁，然后为该互斥锁指定属性就可以了。

互斥锁存在缺点：
（1）某个线程正在等待共享数据内某个条件出现。

（2）重复对数据对象加锁和解锁（轮询），但是这样轮询非常耗费时间和资源，而且效率非常低，所以互斥锁不太适合这种情况。

当线程在等待满足某些条件时，使线程进入睡眠状态；一旦条件满足，就换线因等待满足特定条件而睡眠的线程。
程序的效率无疑会大大提高。

1）创建

静态方式：pthread_cond_t cond PTHREAD_COND_INITIALIZER

动态方式：int pthread_cond_init(&cond,NULL)

Linux thread 实现的条件变量不支持属性，所以NULL(cond_attr参数）

2）注销

int pthread_cond_destory(&cond)

只有没有线程在该条件变量上，该条件变量才能注销，否则返回EBUSY

因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否有等待线程!(请参考条件变量的底层实现）

3）等待

条件等待：int pthread_cond_wait(&cond,&mutex)

计时等待：int pthread_cond_timewait(&cond,&mutex,time)

1.其中计时等待如果在给定时刻前条件没有被满足，则返回ETIMEOUT，结束等待

2.无论那种等待方式，都必须有一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait形成竞争条件！

3.在调用pthread_cond_wait前必须由本线程加锁

4）激发

激发一个等待线程：pthread_cond_signal(&cond)

激发所有等待线程：pthread_cond_broadcast(&cond)

重要的是，pthread_cond_signal不会存在惊群效应，也就是是它最多给一个等待线程发信号，不会给所有线程发信号唤醒，然后要求他们自己去争抢资源！

pthread_cond_broadcast() 唤醒所有正在pthread_cond_wait()的同一个条件变量的线程。注意：如果等待的多个现场不使用同一个锁，被唤醒的多个线程执行是并发的。

pthread_cond_broadcast & pthread_cond_signal

1.读写锁比互斥锁更加具有适用性和并行性

2.读写锁最适用于对数据结构的读操作读操作次数多余写操作次数的场合！

3.锁处于读模式时可以线程共享，而锁处于写模式时只能独占，所以读写锁又叫做共享-独占锁。

4.读写锁有两种策略：强读同步和强写同步

强读同步：
总是给读者更高的优先权，只要写者没有进行写操作，读者就可以获得访问权限

强写同步：
总是给写者更高的优先权，读者只能等到所有正在等待或者执行的写者完成后才能进行读

1）初始化的销毁读写锁

静态初始化：pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER

动态初始化：int pthread_rwlock_init(rwlock，NULL)，NULL代表读写锁采用默认属性

销毁读写锁：int pthread_rwlock_destory(rwlock)

在释放某个读写锁的资源之前，需要先通过pthread_rwlock_destory函数对读写锁进行清理。释放由pthread_rwlock_init函数分配的资源

如果你想要读写锁使用非默认属性，则attr不能为NULL，得给attr赋值

int pthread_rwlockattr_init(attr),给attr初始化

int pthread_rwlockattr_destory(attr)，销毁attr

2）以写的方式获取锁，以读的方式获取锁，释放读写锁

int pthread_rwlock_rdlock(rwlock),以读的方式获取锁

int pthread_rwlock_wrlock(rwlock)，以写的方式获取锁

int pthread_rwlock_unlock(rwlock),释放锁

上面两个获取锁的方式都是阻塞的函数，也就是说获取不到锁的话，调用线程不是立即返回，而是阻塞执行，在需要进行写操作的时候，这种阻塞式获取锁的方式是非常不好的，你想一下，我需要进行写操作，不但没有获取到锁，我还一直在这里等待，大大拖累效率

所以我们应该采用非阻塞的方式获取锁：

int pthread_rwlock_tryrdlock(rwlock)

int pthread_rwlock_trywrlock(rwlock)

互斥锁只允许一个线程进入临界区，而信号量允许多个线程进入临界区。

1）信号量初始化
int sem_init(&sem,pshared,v)
pshared为0，表示这个信号量是当前进程的局部信号量。
pshared为1，表示这个信号量可以在多个进程之间共享。
v为信号量的初始值。

返回值：
成功：0，失败：-1

2）信号量值的加减
int sem_wait(&sem):以原子操作的方式将信号量的值减去1

int sem_post(&sem):以原子操作的方式将信号量的值加上1

3）对信号量进行清理

int sem_destory(&sem)

linux多线程编程 -- __thread

​ __thread 是GCC内置的线程局部存储设施，存取效率可以和全局变量相比。
​ __thread 变量 每一个线程有一份独立实体，各个线程的值互不干扰。可以用来修饰那些带有全局性且值可能变，但是又不值得用全局变量保护的变量。

只能修饰 POD 类型(类似整型指针的标量，不带自定义的构造、拷贝、赋值、析构的类型，二进制内容可以任意复制memset,memcpy,且内容可以复原)
  不能修饰 class 类型，因为无法自动调用构造函数和析构函数，可以用于修饰全局变量，函数内的静态变量，不能修饰函数的局部变量或者class的普通成员变量，且__thread变量值只能初始化为编译期常量，即编译期间就能确定值。

场景说明：每个线程有一些需要保存的上下文信息，即可使用 __thread 变量

linux 多线程信号处理总结

APUE的说法:每个线程都有自己的信号屏蔽字,但是信号的处理是进程中所有的线程共享的,这意味着尽管单个线程可以阻止某些信号,但当线程修改了与某个信号相关的处理行为后,所有的线程都共享这个处理行为的改变。这样如果一个线程选择忽略某个信号，而其他线程可以恢复信号的默认处理行为，或者为信号设置一个新的处理程序，从而可以撤销上述线程的信号选择。

进程中的信号是送到单个线程的，如果信号与硬件故障或者计时器超时有关，该型号就被发送到引起该事件的线程中去，而其他的信号则被发送到任意一个线程。

sigprocmask的行为在多线程的进程中没有定义，线程必须使用pthread_sigmask

总结：一个信号可以被没屏蔽它的任何一个线程处理，但是在一个进程内只有一个多个线程共用的处理函数。......

转自： http://blog.chinaunix.net/uid-12274566-id-3050955.html

在Linux系统中使用Shell实现多线程运行任务（多任务并发执行） 2022-05-30

最近，有一批任务需要把两批的fastq合并到一起并压缩成一个fastq文件才能继续往下做，由于存储空间有限又不能直接全部跑上，只能按样本逐个分批跑。众所周知，一般fastq是成对存在的，所需要对read1和read2分别合并一次，然而这次任务的fastq文件比较大，合并然后压缩一次需要1天左右，那对于一组fastq就要2-3天，这也太耗时间了，所以我在想能不能read1和read2 同时跑上，这就可以节省一半的时间了。

平时也能遇到很多类似的任务，特别是在进程数有限的情况下，如果这些小任务单独占用一个进程，而任务很多就很耗时间，如果能在一个进程下实现多个线程并行执行，就能大大提高运行效率。关于进程和线程的知识可以参考知乎的这篇文章【 Shell“ 多线程”，提高工作效率 】，整理的也比较有条理，能比较容易读懂。

当然，某些博主也写过类似的文章，例如这篇【 shell后台限制多并发控制后台任务强度进行文件拷贝 】但是实在是太高深莫测了，看不懂，一时半会儿也学不会。本文将示例Shell实现多线程的简单版本，其实不用太复杂。

其实只需要两个步骤，第一步是给需要并行运行的命令行在结尾加上"&"，代表放到后台运行，第二步是在在所有并行任务的后面加上一句“wait”，意思是等所有通过“&”放到后台运行的任务跑完后再继续执行后面的任务，这些就能实现所有带有“&”的行并行执行了。

看完脚本是不是觉得很简单？

上面的脚本适合并行任务少的，可以手动加&和wait，但是如果有几十个甚至上百个的小任务就比较麻烦了。但不用担心，可以写个循环，批量运行。

循环的结果也是跟上面类似的，只是多了个循环结构。

如果需要执行的任务只有一行，可以把大括号去掉。

关于for和while的循环可以查看之前的文章【 Shell常用循环示例（for和while批量处理）2022-05-25 】

需要注意的是多线程并行还是需要有限制的，毕竟都是在一个进程里运行，如果线程太多了会卡顿的，建议控制在100个以内，当然还有毕竟高级和复杂的方法可以实现限制。因为上面的脚本已经够我用了，没继续往下学，以后可以再补充。

linux多线程读写文件写不进去

解决方法如下：使用同步机制。可以使用提供的信号量机制，或者采用文件锁机制来实现线程间文件的同步处理。这样可以保证每个线程在写入文件前都必须获得特定的信号量或文件锁，从而保证线程的正常执行。

以上就是小编整理的linux多线程全部内容了，欢迎大家留言讨论。访问培训啦了解更多相关话题

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