關(guān)于進(jìn)程和線程

1、線程和進(jìn)程1-線程和進(jìn)程的區(qū)別：線程：是一種輕量級(jí)進(jìn)程，線程存在于進(jìn)程中。線程和進(jìn)程一樣都會(huì)被操作系統(tǒng)調(diào)度（時(shí)間片）通常線程指的是共享相同地址空間的多個(gè)任務(wù)。線程優(yōu)勢(shì)：線程運(yùn)行時(shí)，相互切換效率高；線程之間共享數(shù)據(jù)很方便。進(jìn)程擁有獨(dú)立的運(yùn)行空間，一個(gè)進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下并不會(huì)影響其他的進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程中可以包含有多個(gè)線程，而一個(gè)線程只能包含在進(jìn)程中。一個(gè)線程擁有自己獨(dú)有的局部變量棧，但是沒(méi)有獨(dú)立的空間，一個(gè)進(jìn)程中多個(gè)線程共同共享一塊資源，因此當(dāng)一個(gè)線程崩潰后此進(jìn)程也會(huì)崩潰。因此多進(jìn)程要比多線程健壯性要好，但是，多進(jìn)程效率比較低。當(dāng)需要并行操作和共享某些變量最好使用多線程的模式。2關(guān)于線程的創(chuàng)建

2、：n int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void * (* routine)(void *), void *arg)n 參數(shù)：thread, 線程的標(biāo)識(shí)符（類(lèi)似于進(jìn)程的pid號(hào)） attr, 用于指定創(chuàng)建的線程的屬性， 通常為NULL（不需要設(shè)置） routine， 函數(shù)指針，該函數(shù)就是線程主體 arg, 就是傳遞給函數(shù)的參數(shù)。返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào)n int pthread_exit(void *value_ptr) n 功能：只會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前線程的退出函數(shù)n 參數(shù)：就是傳遞的退

3、出狀態(tài)（指針）n 通常使用： pthread_exit(0); n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào)n 進(jìn)程對(duì)已經(jīng)退出的線程必須要做回收線程資源的操作（否則會(huì)產(chǎn)生僵尸線程）n int pthread_join(pthread_t thread, void *value_ptr) n 功能：阻塞等待回收退出的線程的資源n 參數(shù)： thread, 就是指定要回收的線程資源 value_ptr, 就是接收到線程的退出狀態(tài)。n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào) 3線程的控制：n 互斥鎖 ：主要用來(lái)保護(hù)臨界資源（可是變量，后者是代碼段） 任何時(shí)刻最多只能有一個(gè)線程能訪問(wèn)該資源相關(guān)函數(shù)

4、接口：n int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *attr)n 功能：鎖的初始化函數(shù)，即生成一把鎖n 參數(shù)： mutex, 是鎖的標(biāo)識(shí)符 attr， 設(shè)置鎖的屬性， 通常為NULL。n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào) n int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)n 功能：阻塞等待直到這把鎖申請(qǐng)成功為止，對(duì)臨界資源進(jìn)行上鎖操作n 參數(shù)： mutex， 就是指定的一把鎖 n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào)n int pthrea

5、d_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) n 功能：對(duì)臨界資源進(jìn)行解鎖操作n 參數(shù)： mutex， 就是指定要解開(kāi)的鎖 n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào) n int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);n 功能：銷(xiāo)毀一把指定的鎖n 參數(shù)： mutex， 就是指定要銷(xiāo)毀的鎖 n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào)注意： 為了避免死鎖：在申請(qǐng)多把鎖時(shí)，所有的線程都按照同樣的順序去申請(qǐng)。4線程之間的通信：int pthread_cond_init(pthread_cond_t *rest

6、rict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);n 功能：初始化一個(gè)條件變量n 參數(shù)：cond, 就是條件變量的標(biāo)識(shí)符 attr, 通常為NULL即可n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào) n int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);n 功能：條件睡眠，直到被指定的條件喚醒為止n 參數(shù)： cond, 就是指定睡眠 條件，將來(lái)被喚醒時(shí)也必須滿足該條件 mutex, 該函數(shù)睡眠時(shí)必須提前加上一把鎖n 注意：

7、該睡眠函數(shù)調(diào)用之前必須先加上一把鎖，然后進(jìn)入睡眠，然后該函數(shù)內(nèi)部n 將鎖解開(kāi)；當(dāng)該函數(shù)被喚醒時(shí)，需要重新加上這把鎖，如果發(fā)現(xiàn)這把鎖被其他線程 占用，那么該函數(shù)的喚醒操作就失敗了，繼續(xù)睡眠。 n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào) n int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);n 功能：就是喚醒睡眠在cond條件上的線程，但是只能喚醒一個(gè)線程n 參數(shù)： cond, 就是指定要喚醒的條件n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯(cuò)誤號(hào) n int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);n 功

8、能：?jiǎn)拘阉兴哌@個(gè)條件上的線程n int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);n 功能：就是銷(xiāo)毀條件變量 5-處理消息隊(duì)列n 創(chuàng)建/打開(kāi)消息隊(duì)列對(duì)象n int msgget(key_t key, int flag);n 參數(shù)：key, ftok()函數(shù)的返回值，用于確保多個(gè)進(jìn)程操作同一個(gè)消息隊(duì)列n flag, IPC_CREAT IPC_EXCL 和共享內(nèi)存一樣n 返回值：成功返回消息隊(duì)列的標(biāo)識(shí)符， 失敗-1n 比如：msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；n int msgsnd(int msqid, co

9、nst void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);n 參數(shù)：msgid, msgget的返回值 msgp, 要發(fā)送的數(shù)據(jù)的指針，有指定的數(shù)據(jù)格式。 struct msgbuf long mtype; /* message type, must be > 0 */ 數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以自定義； /* message data */ int a; char b; float f; ; msgsz, 發(fā)送的消息的正文的長(zhǎng)度 = sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long) msgflg,IPC_NOWAIT 以非阻塞方式發(fā)送消息，如果發(fā)送

10、不成功，那么不會(huì)阻塞，立刻返回。n 0（常用）， 以阻塞方式發(fā)送消息，如果發(fā)送不成功，那么阻塞等待，直到發(fā)送成功為止。n 返回值：成功0， 失敗-1n ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);n 參數(shù)：msqid, msgget的返回值 msgp, 用于接收讀取到的消息，固定格式，必須和發(fā)送的類(lèi)型保持一致。 msgsz, 仍然要接收的消息的正文長(zhǎng)度 msgtyp, 0, 表示讀取第一條消息 > 0, 表示讀取指定類(lèi)型消息(最常用) <0, 接收消息隊(duì)列中類(lèi)型值不小于ms

11、gtyp的絕對(duì)值且類(lèi)型值又最小的消息 msgflg, IPC_NOWAIT 以非阻塞方式接收消息，如果接收不成功，那么不會(huì)阻塞，立刻返回。 0（常用）， 以阻塞方式接收消息，如果接收不成功，那么阻塞等待，直到接收成功為止。n 返回值：實(shí)際接收到的消息的正文的字節(jié)個(gè)數(shù) ， 失敗-1. n 消息隊(duì)列的控制函數(shù)n int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );n 參數(shù)： msgqid, 就是控制的消息隊(duì)列 cmd : IPC_STAT (獲取對(duì)象屬性), 屬性保存在第三個(gè)參數(shù)上 IPC_SET (設(shè)置對(duì)象屬性)，第三個(gè)參數(shù)保存的是要

12、修改的屬性 IPC_RMID (刪除對(duì)象)， 此時(shí)第三個(gè)參數(shù)為NULL即可n 返回值：返回值和cmd有關(guān)系， 失敗-1.6共享內(nèi)存n 共享內(nèi)存：是一種最為高效的進(jìn)程間通信方式，進(jìn)程可以直接讀寫(xiě)內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝n 注意：由于多個(gè)進(jìn)程共享一段內(nèi)存，因此也需要依靠某種同步機(jī)制來(lái)控制對(duì)它的寫(xiě)操作，如互斥鎖和信號(hào)量等 n #include <sys/shm.h>n key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);n 功能：就是生成key值。n 參數(shù)：pathname, 任意一個(gè)存在的路徑都可以 proj_id, 只要低8位（二進(jìn)制）不全

13、為0的數(shù)都可以n 返回值：成功key值， 失敗-1. n 比如：key = ftok(".", 'a');n 創(chuàng)建/打開(kāi)共享內(nèi)存：創(chuàng)建于當(dāng)前系統(tǒng)上，保存到系統(tǒng)關(guān)閉為止。n int shmget(key_t key, int size, int shmflg);n 參數(shù)：key, 用于唯一的標(biāo)識(shí)一塊共享內(nèi)存，將來(lái)其他進(jìn)程需要使用一樣的key值。 IPC_PRIVATE，表示該物理空間只能自己用，無(wú)法和其他進(jìn)程共享。 ftok()函數(shù)的返回值 size, 要申請(qǐng)的共享內(nèi)存物理空間， /usr/inclue/linux/shm.h中包含限制 shmflg, IPC

14、_CREAT IPC_EXCLIPC_CREAT 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存，否則打開(kāi)操作。IPC_EXCL 只有在共享內(nèi)存不存在的時(shí)候，新的共享內(nèi)存才建立，否則就產(chǎn)生錯(cuò)誤。n 返回值：就是共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符（大于0），失敗-1. 比如：key = ftok(".", 'a');int shmid;shmid = shmget(key, 512, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；n 映射共享內(nèi)存，即把指定的共享內(nèi)存映射到進(jìn)程的地址空間用于訪問(wèn)n void *shmat(int shmid, const void *shmaddr,

15、 int shmflg);n 參數(shù)：shmid, 就是shmget的返回值 shmaddr, 用于指定共享內(nèi)存映射到當(dāng)前進(jìn)程的那個(gè)起始地址上 如果為NULL， 那么系統(tǒng)幫助進(jìn)程分配（最常用） 如果非NULL， 那么就是自己指定（必須保證這塊空間沒(méi)有被使用） shmflg, 指定進(jìn)程對(duì)該內(nèi)存區(qū)域的讀寫(xiě)權(quán)限 如果為SHM_RDONLY ，那么當(dāng)前進(jìn)程只讀 如果為0， 那么當(dāng)前進(jìn)程可讀可寫(xiě)（最常用）n 返回值：返回當(dāng)前進(jìn)程和共享內(nèi)存映射后的起始地址 失敗返回的為（void*）（-1）撤銷(xiāo)共享內(nèi)存映射n int shmdt(const void *shmaddr);p 參數(shù)：shmaddr, 就是sh

16、mat的返回值p 返回值：成功0， 失敗-1p 操作共享內(nèi)存對(duì)象n int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); / 獲取共享內(nèi)存的狀態(tài)，并把相關(guān)的屬性賦值給bufp 功能：控制共享內(nèi)存對(duì)象p 參數(shù)： shmid, shmget的返回值 cmd : IPC_STAT (獲取對(duì)象屬性), 屬性保存在第三個(gè)參數(shù)上 IPC_SET (設(shè)置對(duì)象屬性)，第三個(gè)參數(shù)保存的是要修改的屬性 IPC_RMID (刪除對(duì)象)， 此時(shí)第三個(gè)參數(shù)為NULL即可p 返回值：返回值和cmd有關(guān)系， 失敗-1.n 比如：shmctl(shmid, IPC_RMI

17、D, NULL); n 創(chuàng)建/打開(kāi)信號(hào)量集合n int semget(key_t key, int nsems, int semflg);n 參數(shù)：n key, ftok()返回值n nsems, 指定的信號(hào)量集合中的信號(hào)量個(gè)數(shù)n semflg, n IPC_CREATn IPC_EXCLn IPC_CREAT 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存，否則打開(kāi)操作。n IPC_EXCL 只有在共享內(nèi)存不存在的時(shí)候，新的共享內(nèi)存才建立，否則就產(chǎn)生錯(cuò)誤。n 返回值：返回該集合的標(biāo)識(shí)符，失敗-1. n n int semctl(int semid, int semnum, int cmd, .);p

18、 功能：信號(hào)量集合的控制p 參數(shù)：semid, 指定要操作的集合 semnum, 要操作的信號(hào)量的編號(hào)，編號(hào)從0開(kāi)始 cmd,GETVAL：獲取信號(hào)燈的值, 返回值是獲得值。 比如：value = semctl(semid, 0, GETVAL)； SETVAL：設(shè)置信號(hào)燈的值，需要用到第四個(gè)參數(shù)。因此在設(shè)置信號(hào)燈的值時(shí)應(yīng)該及時(shí)的設(shè)置共用體semun的值 第四個(gè)參數(shù)類(lèi)型如下： union semun int val; /* Value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned

19、short *array; /* Array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *_buf; /* Buffer for IPC_INFO (Linux-specific) */ ;n int semop ( int semid, struct sembuf *opsptr, unsigned nops);n 功能：就是對(duì)信號(hào)量集合中的信號(hào)量進(jìn)行PV操作n 參數(shù)： semid, 指定要操作的集合 opsptr, struct sembuf unsigned short sem_num; /* semaphore number */ short sem_o

20、p; /* semaphore operation */ short sem_flg; /* operation flags */ ; 成員分析： sem_num 表示要操作的信號(hào)量的編號(hào) sem_op, 表示進(jìn)行P或者V操作， 比如：sem_op = 10(+10) sem_op = -10(-10) sem_op = 0, 那么semop函數(shù)會(huì)等到該信號(hào)量的值變?yōu)?為止。 sem_flg, 0(最常用的)，表示semop函數(shù)的操作是阻塞的，直到成功為止。 IPC_NOWAIT，表示semop函數(shù)的操作是非阻塞的，如果操作沒(méi)有成功，立刻返回。 SEM_UNDO（不常用），設(shè)置只對(duì)當(dāng)前進(jìn)程有效

21、，不會(huì)保存到系統(tǒng)的信號(hào)量集合中。 nops, 調(diào)用一次semop要操作的信號(hào)量的個(gè)數(shù)n 返回值：成功0， 失敗-1 7-linux 管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存的對(duì)比n 管道的優(yōu)點(diǎn)是不需要加鎖，缺點(diǎn)是默認(rèn)緩沖區(qū)太小，只有4K，同時(shí)只適合父子進(jìn)程間通信，而且一個(gè)管道只適合單向通信，如果要雙向通信需要建立兩個(gè)。而且不適合多個(gè)子進(jìn)程，因?yàn)橄?huì)亂，它的發(fā)送接收機(jī)制是用read/write這種適用流的，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)本身沒(méi)有邊界，需要應(yīng)用程序自己解釋?zhuān)话阆⒋蠖嗍且粋€(gè)固定長(zhǎng)的消息頭，和一個(gè)變長(zhǎng)的消息體，一個(gè)子進(jìn)程從管道read到消息頭后，消息體可能被別的子進(jìn)程接收到n 消息隊(duì)列也不要加鎖，默認(rèn)緩沖區(qū)和單消

22、息上限都要大一些，在我的suse10上是64K，它并不局限于父子進(jìn)程間通信，只要一個(gè)相同的key，就可以讓不同的進(jìn)程定位到同一個(gè)消息隊(duì)列上，它也可以用來(lái)給雙向通信，不過(guò)稍微加個(gè)標(biāo)識(shí)，可以通過(guò)消息中的type進(jìn)行區(qū)分，比如一個(gè)任務(wù)分派進(jìn)程，創(chuàng)建了若干個(gè)執(zhí)行子進(jìn)程，不管是父進(jìn)程發(fā)送分派任務(wù)的消息，還是子進(jìn)程發(fā)送任務(wù)執(zhí)行的消息，都將type設(shè)置為目標(biāo)進(jìn)程的pid，因?yàn)閙sgrcv可以指定只接收消息類(lèi)型為type的消息，這樣就實(shí)現(xiàn)了子進(jìn)程只接收自己的任務(wù)，父進(jìn)程只接收任務(wù)結(jié)果n 共享內(nèi)存的幾乎可以認(rèn)為沒(méi)有上限，它也是不局限與父子進(jìn)程，采用跟消息隊(duì)列類(lèi)似的定位方式，因?yàn)閮?nèi)存是共享的，不存在任何單向的限制

23、，最大的問(wèn)題就是需要應(yīng)用程序自己做互斥，有如下幾種方案1 只適用兩個(gè)進(jìn)程共享，在內(nèi)存中放一個(gè)標(biāo)志位，一定要聲明為volatile，大家基于標(biāo)志位來(lái)互斥，例如為0時(shí)第一個(gè)可以寫(xiě)，第二個(gè)就等待，為1時(shí)第一個(gè)等待，第二個(gè)可以寫(xiě)/讀2 也只適用兩個(gè)進(jìn)程，是用信號(hào)，大家等待不同的信號(hào)，第一個(gè)寫(xiě)完了發(fā)送信號(hào)2，等待信號(hào)1，第二個(gè)等待信號(hào)2，收到后讀取/寫(xiě)入完，發(fā)送信號(hào)1，它不是用更多進(jìn)程是因?yàn)殡m然父進(jìn)程可以向不同子進(jìn)程分別發(fā)送信號(hào)，但是子進(jìn)程收到信號(hào)會(huì)同時(shí)訪問(wèn)共享內(nèi)存，產(chǎn)生不同子進(jìn)程間的競(jìng)態(tài)條件，如果用多塊共享內(nèi)存，又存在子進(jìn)程發(fā)送結(jié)果通知信號(hào)時(shí)，父進(jìn)程收到信號(hào)后，不知道是誰(shuí)發(fā)送，也意味著不知道該訪問(wèn)哪塊

24、共享內(nèi)存，即使子進(jìn)程發(fā)送不同的結(jié)果通知信號(hào)，因?yàn)榈却盘?hào)的一定是阻塞的，如果某個(gè)子進(jìn)程意外終止，父進(jìn)程將永遠(yuǎn)阻塞下去，而不能超時(shí)處理3 采用信號(hào)量或者msgctl自己的加鎖、解鎖功能，不過(guò)后者只適用于linux總結(jié)：n 管道是最弱的，只適合有限場(chǎng)景；n 消息隊(duì)列能適合大部分場(chǎng)景，缺點(diǎn)是默認(rèn)緩沖也比較小，不過(guò)這個(gè)可以調(diào)整，前提是你有管理員權(quán)限；n 共享內(nèi)存是最強(qiáng)大的，只是要做互斥n 進(jìn)程間通信： 1.管道（pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有親緣關(guān)系的父子進(jìn)程間的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它還允許無(wú)親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。  2

25、.信號(hào)（signal）：信號(hào)是在軟件層次上對(duì)中斷機(jī)制的一種模擬，它是比較復(fù)雜的通信方式，用于通知進(jìn)程有某事件發(fā)生，一個(gè)進(jìn)程收到一個(gè)信號(hào)與處理器收到一個(gè)中斷請(qǐng)求效果上可以說(shuō)是一致的。  3.消息隊(duì)列（message queue）：消息隊(duì)列是消息的鏈接表，它克服了上兩種通信方式中信號(hào)量有限的缺點(diǎn)，具有寫(xiě)權(quán)限得進(jìn)程可以按照一定得規(guī)則向消息隊(duì)列中添加新信息；對(duì)消息隊(duì)列有讀權(quán)限得進(jìn)程則可以從消息隊(duì)列中讀取信息。  4.共享內(nèi)存（shared memory）：可以說(shuō)這是最有用的進(jìn)程間通信方式。它使得多個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)同一塊內(nèi)存空間，不同進(jìn)程可以及時(shí)看到對(duì)方進(jìn)程中對(duì)共享

26、內(nèi)存中數(shù)據(jù)得更新。這種方式需要依靠某種同步操作，如互斥鎖和信號(hào)量等。  5.信號(hào)量（semaphore）：主要作為進(jìn)程之間及同一種進(jìn)程的不同線程之間得同步和互斥手段。  6.套接字（socket）：這是一種更為一般得進(jìn)程間通信機(jī)制，它可用于網(wǎng)絡(luò)中不同機(jī)器之間的進(jìn)程間通信，應(yīng)用非常廣泛while (1)pthread_mutex_lock(&mutex_sms);pthread_cond_wait(&cond_sms, &mutex_sms); /等待發(fā)送短信條件buf = dev_sms_cmd;printf ("pthread_sms is wa