Linux多线程编程的高效开发经验

作者: 何养义张章伟

在本文中，我们总结了Linux上多线程编程主要功能的5种经验，以改善Linux多线程编程的习惯并避免开发陷阱. 在本文中，我们将穿插一些Windows编程用例，以比较Linux的功能，以加深读者的印象.

背景

与其他平台（例如Windows）的多线程API相比，Linux平台上的多线程程序开发具有微妙的差异. 不注意Linux上的一些开发陷阱通常会导致无休止的程序问题和持续的死锁. 在本文中，我们从五个方面总结了Linux多线程编程中的问题，并提供了相关的开发经验来避免这些陷阱. 我们希望这种经验能帮助读者更加熟悉Linux平台上的多线程编程.

我们假设读者已经熟悉Linux平台上用于线程编程的基本Pthread库API. 本文不会提及其他用于线程编程的第三方库，例如boost. 本文涵盖的主要主题包括线程管理，互斥变量和线程开发中的条件变量. 流程概念不会在本文中介绍.

Linux上的线程开发API概述

多线程开发在Linux平台上已经具有成熟的Pthread库支持. 多线程开发的最基本概念涉及三点: 线程，互斥量和条件. 其中，线程操作分为线程创建，退出和等待三种类型. 互斥锁包括四个操作，即创建，销毁，锁定和解锁. 有五种类型的条件操作: 创建，销毁，触发，广播和等待. 其他线程扩展概念linux多线程编程面试题，例如信号量，可以通过上面三个基本元素的基本操作来封装.

线程，互斥锁和条件Linux平台上的相应API可以总结在表1中. 为了方便熟悉Windows线程编程的读者熟悉Linux中用于多线程开发的API，我们还列出了相应的API. 表格中Windows SDK库中的API名称.

表1.线程功能列表

对象

动作

Linux Pthread API

Windows SDK库对应的API

线程

创建

pthread_create

CreateThread

退出

pthread_exit

ThreadExit

等待

pthread_join

WaitForSingleObject

互斥锁

创建

pthread_mutex_init

CreateMutex

破坏

pthread_mutex_destroy

CloseHandle

已锁定

pthread_mutex_lock

WaitForSingleObject

解锁

pthread_mutex_unlock

ReleaseMutex

条件

创建

pthread_cond_init

CreateEvent

破坏

pthread_cond_destroy

CloseHandle

触发

pthread_cond_signal

SetEvent

广播

pthread_cond_broadcast

SetEvent / ResetEvent

等待

pthread_cond_wait / pthread_cond_timedwait

SingleObjectAndWait

多线程开发在Linux平台上已经具有成熟的Pthread库支持. 多线程开发的最基本概念涉及三点: 线程，互斥量和条件. 其中，线程操作分为线程创建，退出和等待三种类型. 互斥锁包括四个操作，即创建，销毁，锁定和解锁. 有五种类型的条件操作: 创建，销毁，触发，广播和等待. 其他线程扩展概念，例如信号量，可以通过上面三个基本元素的基本操作来封装.

Linux线程编程中的5课

尝试设置递归属性以初始化Linux的互斥变量

Mutex是多线程编程中的基本概念，并在开发中广泛使用. 调用序列层次结构清晰而简单: 构建锁定，锁定，解锁linux多线程编程面试题，销毁锁定. 但是，应注意，与Windows平台等互斥变量不同，默认情况下，Linux下的同一线程无法递归加速相同的互斥，否则会发生死锁.

所谓的递归锁是尝试在同一线程中执行两个或多个互斥锁. 清单1中显示了Linux平台上该方案的代码.

清单1.反复列出Linux互斥锁实例

// 通过默认条件建锁
    pthread_mutex_t *theMutex = new pthread_mutex_t; 
    pthread_mutexattr_t attr; 
    pthread_mutexattr_init(&attr); 
    pthread_mutex_init(theMutex,&attr); 
    pthread_mutexattr_destroy(&attr); 
    // 递归加锁
    pthread_mutex_lock (theMutex); 
    pthread_mutex_lock (theMutex); 
    pthread_mutex_unlock (theMutex); 
    pthread_mutex_unlock (theMutex);

在上述代码方案中，问题将是第二次锁定操作. 由于Linux默认情况下不允许在同一线程上进行递归锁定，因此线程将在第二次锁定操作时死锁.

Linux互斥变量的奇怪行为在某些情况下可能有用，但是在大多数情况下，它看起来更像是程序中的错误. 毕竟，经常需要在同一线程中递归锁定同一互斥锁，尤其是在二次开发中.

此问题与互斥锁中的默认递归属性有关. 解决方案是在初始化互斥锁时显式设置递归属性. 基于此，上面的代码经过一些修改实际上可以正常运行. 您只需要在初始化锁时设置属性. 看清单2.

清单2.设置互斥量递归属性实例

pthread_mutexattr_init(&attr); 
    // 设置 recursive 属性
    pthread_mutexattr_settype(&attr,PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP); 
    pthread_mutex_init(theMutex,&attr);

因此，建议尽可能设置递归属性以初始化Linux互斥锁. 这样可以解决递归锁定同一线程的问题，并在许多情况下避免死锁. 这具有使锁在Windows和Linux下统一运行的额外好处.

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