multithread.txt

Linux下的多线程编程

    可以认为，分离线程是通常意义下的线程，而非分离线程知识特殊情况。

2.1.9简单的例程

    在例子2-1里，一个运行在顶部的线程，创建一个辅助线程来执行fetch过程，
这个辅助过程涉及到复杂的数据库查询，需要较长的时间。主线程在等待结果的
时候还有其他事情可做。所以它通过执行thr_join()来等待辅助过程结束。
    操作结果被当作堆栈参数传送，因为主线程等待spun-off线程结束。在一般
意义上，用malloc()存储数据比通过线程的堆栈来存储要好一些。？？？？
Code Example 2-1 A Simple Threads Program
Void mainline(){
        Char int result;
        Thread_t helper;
        Int status;
        
        Thr_create(0,0,fetch,&result,0,&helper);
/* do something else for a while */
        Thr_join(helper,0,&status);
        /* it's now safe to use result*/
}
void fetch(int * result){
        /*fetch value from a database */
        *result=value;
        thr_exit(0);
}

2.1.10维护线程专有数据

    单线程C程序有两种基本数据--本地数据和全局数据。多线程C程序增加了
一个特殊类型--线程专有数据（TSD）。非常类似与全局数据，只不过它是线程
私有的。
    TSD是以线程为界限的。TSD是定义线程私有数据的唯一方法。每个线程专有
数据项都由一个进程内唯一的关键字（KEY）来标识。用这个关键字，线程可以
来存取线程私有的数据。
    维护TSD的方法通过以下三个函数进行：
· thr_keycreate()--创建关键字
· thr_setspecific()--将一个线程绑定在一个关键字上
· thr_getspecific()--存储指定地址的值

2.1.10.1 thr_keycreate(3T)
    thr_keycreate()在进程内部分配一个标识TSD的关键字。关键字是进程内
部唯一的，所有线程在创建时的关键字值是NULL。
    一旦关键字被建立，每一个线程可以为关键字绑定一个值。这个值对于绑
定的线程来说是唯一的，被每个线程独立维护。
        #include <thread.h>
        int thr_keycreate(thread_key_t keyp,
                void (*destructor)(void *value);
    如果thr_keycreate()成功返回，分配的关键字被存储在由keyp指向的区
域里。调用者一定要保证存储和对关键字的访问被正确地同步。
    一个可选的析构函数，destructor，可以和每个关键字联系起来。如果一
个关键字的destructor不空而且线程给该关键字一个非空值，在线程退出时该
析构函数被调用，使用当前的绑定值。对于所有关键字的析构函数执行的顺序
是不能指定的。
    返回值--thr_keycreate()在正常执行后返回0，其他值意味着错误。在以
下情况发生时，函数失败并返回相关值。
     EAGAIN 关键字的名字空间用尽
     ENOMEM 内存不够

2.1.10.2 Thr_setspecific(3T)

        #include <thread.h>
        int thr_setspecific(thread_key_t key,void *value);
    thr_setspecific()为由key指定的TSD关键字绑定一个与本线程相关的值。
    返回值--thr_setspecific在正常执行后返回0，其他值意味着错误。在以
下情况发生时，函数失败并返回相关值。
    ENOMEM 内存不够
    EINVAL 关键字非法

2.1.10.3 Thr_getspecific(3T) 

        #include <thread.h>
        int thr_getspecific(thread_key_t key,void **valuep);
    thr_getspecific()将与调用线程相关的关键字的值存入由valuep指定的区
域。
    返回值--thr_getspecific()在正常执行后返回0，其他值意味着错误。在
以下情况发生时，函数失败并返回相关值。
    EINVAL 关键字非法。

2.1.10.5 全局和私有的线程专有数据

    例程2-2是从一个多线程程序中摘录出来的。这段代码可以被任意数量的线
程执行，但一定要参考两个全局变量：errno和mywindow，这两个值是因线程而
异的，就是说是线程私有的。

Code Example 2-2 线程专有数据--全局且私有的
Body(){
……
                while(srite(fd,buffer,size)==-1){
                        if(errno!=EINTR){
                                fprintf(mywindow,"%s\n",strerror(errno));
                                exit(1);
                        }
      }
………
}
    本线程的系统错误代码errno可以通过线程的系统调用来获得，而不是通过
其他线程。所以一个线程获得的错误码与其他线程是不同的。
    变量mywindow指向一个线程私有的输入输出流。所以，一个线程的mywindow
和另外一个线程是不同的，因而最终体现在不同的窗口里。唯一的区别在于线程
库来处理errno，而程序员需要精心设计mywindow。
    下面一个例子说明了mywindow的设计方法。处理器把mywindow的指针转换
成为对_mywindow过程的调用。
    然后调用thr_getspecific()，把全程变量mywindow_key和标识线程窗口的
输出参数win传递给它。

Code Example 2-3 将全局参考转化为私有参考
#define mywindow _mywindow()
thread_key_t mywindow_key;
FILE * _mywindow(void){
                FILE *win;
                Thr_getspecific(mywindow_key,&win);
                Return(win);
}
void thread_start(…){
                …
                make_mywindow();
                …
}
    变量mywindow标识了一类每个线程都有私有副本的变量；就是说，这些变量
是线程专有数据。每个线程调用make_mywindow()来初始化自己的窗口，并且生
成一个指向它的实例mywindow。
    一旦过程被调用，现成可以安全地访问mywindow，在_mywindow函数之后，线
程可以访问它的私有窗口。所以，对mywindow的操作就象是直接操作线程私有
数据一样。

Code Example 2-4 显示了怎样设置
Code Example 2-4 初始化TSD
Void make_mywindow(void){
                FILE **win;
                Static int once=0;
                Static mutex_t lock;
                Mutex_lock(&lock);
                If (!once){
                        Once=1;
                        Thr_keycreate(&mywindow_key,free_key);
                }
                mutext_unlock(&lock);
                win=malloc(sizeof(*win));
                create_window(win,…);
                thr_setspecific(mywindow_key,win);
        }
void freekey(void *win){
                free(win);
}
    首先，给关键字mywindow_key赋一个唯一的值。这个关键字被用于标识
TSD。所以，第一个调用make_mywindow的线程调用thr_keycreate()，这个函
数给其第一个参数赋一个唯一的值。第二个参数是一个析构函数，用来在线程
终止后将TSD所占的空间回收。
    下一步操作是给调用者分配一个TSD的实例空间。分配空间以后，调用
create_window过程，为线程建立一个窗口并用win来标识它。最后调用
thr_setspecific()，把win(即指向窗口的存储区)的值与关键字绑在一起。
    做完这一步，任何时候线程调用thr_getspecific()，传送全局关键字，
它得到的都是该线程在调用thr_setspecific时与关键字绑定的值。
    如果线程结束，在thr_keycreate()中建立的析构函数将被调用，每个析构
函数只有在终止的线程用thr_setspecific()为关键字赋值之后才会执行。

2.1.11创建线程--高级特性

2.1.11.1 thr_create(3T)

        #include <thread.h>
        int thr_create(void *stack_base,size_t stack_size,
                void *(*start_routine)(void *),void * arg, 
                long flags,thread_t *newthread);
        size_t thr_min_stack(void);
    stack_base--新线程所用的堆栈地址。如果本参数为空，thr_create
为新线程分配一个至少长stack_size的堆栈。
    Stack_size--新线程使用堆栈的字节数。如果本参数为零，将使用缺省值。
如果非零，一定要比调用thr_min_stack()获得的值大。
    一个最小堆栈也许不能容纳start_routine需要的堆栈大小，所以如果
stack_size被指定，一定要保证它是最小需求与start_routine及它所调用的
函数需要的堆栈空间之和。
    典型情况下，由thr_create()分配的线程堆栈从一个页边界开始，到离指
定大小最接近的页边界结束。在堆栈的顶部放置一个没有访问权限的页，这样，
大多数堆栈溢出错误发生在向越界的线程发送SIGSEGV信号的时候。由调用者分
配的线程堆栈 are used as is . ????
    如果调用者使用一个预分配的堆栈，在指向该线程的thr_join()函数返回
之前，堆栈将不被释放，即使线程已经终止。然后线程用该函数的返回值作为
退出码退出。
    通常情况下，你不需要为线程分配堆栈空间。线程库为每个线程的堆栈分
配一兆的虚拟内存，不保留交换空间（线程库用mmap(2)的MAP_NORESERVE选项
来进行分配）。
    每个用线程库创建的线程堆栈有一个"红区"。线程库将一个红区放置在堆
栈顶部来检测溢出。该页是没有访问权限的，在访问时将导致一个页错误。红
区被自动附加在堆栈顶端，不管是用指定的容量还是缺省的容量。
    只有在你绝对确信你给的参数正确之后才可以指定堆栈。没有多少情况需
要去指定堆栈或它的大小。即使是专家也很难知道指定的堆栈和容量是否正确。
这是因为遵循ABI的程序不能静态地决定堆栈的大小。它的大小依赖于运行时的
环境。

2.1.11.2建立你自己的堆栈

    如果你指定了线程堆栈的大小，要保证你考虑到了调用它的函数和它调用
的函数需要的空间。需要把调用结果、本地变量和消息结构的成分都考虑进来。
    偶尔你需要一个与缺省堆栈略有不同的堆栈。一个典型的情况是当线程需
要一兆以上的堆栈空间。一个不太典型的情况是缺省堆栈对于你来说太大了。
你可能会创建上千个线程，如果使用缺省堆栈时，就需要上G的空间。
    堆栈的上限是很显然的，但下限呢？一定要有足够的堆栈空间来保存堆栈
框架和本地变量。
    你可以用thr_min_stack()函数来获得绝对的最小堆栈容量，它返回运行一
个空过程所需要的堆栈空间。有实际用途的线程需要的更多，所以在减小线程
堆栈的时候要小心。
    你通过两种方式指定一个堆栈。第一种是给堆栈地址赋空值，由实时的运
行库来为堆栈分配空间，但需要给stack_size参数提供一个期望的值。
    另外一种方式是全面了解堆栈管理，为thr_create函数提供一个堆栈的指
针。这意味着你不但要负责为堆栈分配空间，你还要考虑在线程结束后释放这
些空间。
    在你为自己的堆栈分配空间之后，一定要调用一个mprotect(2)函数来为它
附加一个红区。
    Start_routine--指定新线程首先要执行的过程。当start_routine返回时，
线程用该返回值作为退出码退出（参考thr_exit(3T)）。
    注意，你只能指定一个参数。如果你想要多参数，把他们作成一个（例如
写入一个结构）。这个参数可以是任何一个由void说明的数据，典型的是一个
4字节的值。任何更大的值都需要用指针来间接传送。
    Flags--指定创建线程的属性。在多数情况下提供0即可。
    Flags的值通过位或操作来赋。
      THR_SUSPENDED--新线程挂起，在thr_continue()后再执行