系统编程-多线程(1)

多线程，作为一个开发者，这个名词应该不陌生。我在《对进程和线程的一些总结》中也有介绍，这里就不详述。

为什么要用多线程

很显然，多线程能够同时执行多个任务。举个例子，你打开某视频播放器，点击下载某个视频，然后你发现这个时候一直在下载，其他啥都干不了，那你肯定骂*。所以在这种情况下，可以使用多线程，让下载任务继续，同时也能继续其他操作。

作为一个包工头，一堆砖要搬，但是就一个人，可是你只能搬这么多，怎么办？多找几个人一起搬呗，但是其他人就也需要付工钱，没关系，能早点干完也就行了，反正总体工钱差不多。

同样的，如果有一个任务特别耗时，而这个任务可以拆分为多个任务，那么就可以让每个线程去执行一个任务，这样任务就可以更快地完成了。

代价

听起来都很好，但是多线程是有代价的。由于它们“同时”进行任务，那么它们任务的有序性就很难保障，而且一旦任务相关，它们之间可能还会竞争某些公共资源，造成死锁等问题。

绑核

通过下面的命令可将进程proName程序绑在1核运行：

1	taskset -c 1 ./proName

而如果只绑定了一个核，那么同一时刻，只有一个线程在运行，而线程之间的切换又会消耗资源，那么这种情况下反而会导致性能降低。

另外一种情况，就是设置的线程数大于总的逻辑CPU数：

1 2	$ cat /proc/cpuinfo\| grep "processor"\| wc -l 8

这样的情况下，设置更多的线程并不会提高处理速度。

小结

优点：

更快，加快处理任务
更强，同时处理多任务

缺点：

难控制，编程困难
不当使用降低性能，线程切换
bug难定位，资源竞争

如何创建多线程

普通的进程通常只有一个线程，称为主线程。

创建线程需要使用下面的函数：

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#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                          void *(*start_routine) (void *), void *arg);

参数有必要做一下说明

thread 线程ID指针，创建成功时，会保存在此
attr 线程属性，控制线程的一些行为
start_routine 线程运行起始地址，是一个函数指针
arg 函数的参数，只有一个参数，因此多个参数需要打包在一起

创建成功时，返回0，否则出错。
看到了吗，到处都有void*的身影（参考《void*是什么玩意》）。

使用时注意包含头文件

1	#include <pthread.h>

，并且在链接时加上-lpthread，因此它不在libc库中。在《一个奇怪的链接问题》中提到，对于非glibc库中的库函数，都需要显式链接对应的库。

试着写一个简单的多线程程序，简单起见，我们暂时不设置任何属性，将attr字段设置为NULL：

//来源：公众号【编程珠玑】
//main.c
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *myThread(void *id)
{
	printf("thread run,value is %d\n",*(int*)id);
	//return NULL; 这种方式也可以退出线程
	pthread_exit((void*)0);//退出线程
}
int main(void)
{
	pthread_t tid ;
	int i = 10;
	int status = pthread_create(&tid,NULL,myThread,(void*)&i);
	if(status < 0 )
	{
		printf("crete failed\n");
	}
    printf("main func finished\n");
    return 0;
}

编译运行：

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$ gcc -o main main.c -lpthread
$ ./main
main func finished

发现运行的结果并不如我们预期那样，就好像线程没有执行一样。

原因在于，如果主线程退出了，那么其他线程也会退出。所谓，皮之不存，毛将焉附，所有线程都共同使用很多资源，相关内容也可以从《对进程和线程的一些总结》中了解到。
如何改进呢？我们可以等线程执行完啊，于是，在主线程退出前sleep:

int main(void)
{
	pthread_t tid ;
	int i = 10;
	int status = pthread_create(&tid,NULL,myThread,(void*)&i);
	if(status < 0 )
	{
		printf("crete failed\n");
	}
    printf("main func finished\n");
    sleep(1);
    return 0;
}

这样就好了（注意添加头文件

```）。

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```
main func finished
thread run,value is 10

但是你会发现，

func finished```可能会先打印。这也就呼应了文章标题。

但是转念一想，如果线程执行的时间超过一秒呢，难道就要sleep更长时间吗？而很多时候甚至根本不知道线程要执行多长时间，那怎么办呢？

还可以使用：
```c
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

thread是前面获得的线程id，而retval包含了线程的返回信息，假设我们完全不关心线程的退出状态，那么可以设置为NULL。

修改代码如下：

int main(void)
{
	pthread_t tid ;
	int i = 10;
	int status = pthread_create(&tid,NULL,myThread,(void*)&i);
	if(status < 0 )
	{
		printf("crete failed\n");
	}
    printf("main func finished\n");
    pthread_join(tid,NULL);
    return 0;
}

这种情况同样可以达到目的，pthread_join，会阻塞程序，直到线程退出（前提是线程为非分离线程）。

线程终止

以下几种情况下，线程会终止

线程函数返回
调用pthread_exit，主线程调用无碍
调用pthread_cancel

调用exit，或者主线程退出，所有线程终止

注意

假如修改下面的代码：

int main(void)
{
	pthread_t tid;
	int i = 10;
	int status = pthread_create(&tid,NULL,myThread,(void*)&i);
	if(status < 0 )
	{
		printf("crete failed\n");
	}
	i = 6;
    printf("main func finished\n");
	pthread_join(tid,NULL);
    return 0;
}