本文记录学习操作系统线程的相关概念及常用API的用法。具体包括线程的概念、标识、线程创建方法以及线程之间同步方法。

概念

线程是系统调用的基本单位，在同一个进程内，线程共享进程之间的资源。

线程通过线程ID来标识，即pthread_t，线程ID时无符号长整型。

   获取线程的ID：pthread_t pthread_self(void);
   比较两个线程是否相等：int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);   //返回0，不相等

前面提到线程共享资源，那么多个线程对同一资源进行处理时，必须要对数据的一致性问题进行处理。线程的函数众多，其常用的线程函数可以概况为11个。下面将根据线程创建、互斥、同步来一一介绍。

线程的创建和结束

创建

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, 
                const pthread_attr_t *restrict attr,
                void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg)

其中tidp时传出参数，创建的线程ID存放在该内存单元； pthread_attr_t为线程属性； statr_rtn为开始地址 arg无类型指针参数。

线程终止

在Linux中，单线程可以通过3种方式退出线程，而不终止进程

1、从启动例程中返回，返回码即线程的退出码
2、被同一个进程的其他线程取消
3、调用pthread_exit

线程终止的两个函数

  void pthread_exit(void *rval_ptr);
  int pthread_join(pthread_t thread, void **rval_ptr)

线程不同返回值的区别：

  当调用return时，主线程直接退出，子线程不会执行；
  调用pthread_exit时，主线程结束，子线程会继续运行，所有线程结束，进程才会结束
  而pthread_join自动把线程置于分离状态，可以获取线程的退出码，并且能够等待进程的终止

线程互斥——互斥量

线程的互斥，确保同一时间只有一个线程访问数据。互斥量（mutex）实质上是一把锁，访问共享资源时对其加锁，访问完后进行释放。

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

着五个API常用的为前面四个，也比较好理解，即对mutex互斥量进行加锁。而trylock是尝试进行加锁，不会造成阻塞。

线程同步——条件变量

条件变量是线程的一种同步机制，常与互斥量一起使用，允许线程以无竞争的方式等待特定条件的发生。如生产者消费者模型。

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);


pthread_cond_wait：对mutex锁进行释放，等待条件变量cond满足条件；满足条件后自动对mutex加锁
pthread_cond_signal：对条件cond进行通知

以上11个是常用的线程相关API，其中线程创建和终止2个，线程互斥4个，线程同步5个。