Linux 的多线程编程的高效开发经验..docVIP

Linux 的多线程编程的高效开发经验 作者：杨奕 贺皓 张 俊伟 ??? 本文中我们针对 Linux 上多线程编程的主要特性总结出 5 条经验，用以改善 Linux 多线程编程的习惯和避免其中的开发陷阱。在本文中，我们穿插一些 Windows 的编程用例用以对比 Linux 特性，以加深读者印象。??? 背景 ??? Linux 平台上的多线程程序开发相对应其他平台（比如 Windows）的多线程 API 有一些细微和隐晦的差别。不注意这些 Linux 上的一些开发陷阱，常常会导致程序问题不穷，死锁不断。本文中我们从 5 个方面总结出 Linux 多线程编程上的问题，并分别引出相关改善的开发经验，用以避免这些的陷阱。我们希望这些经验可以帮助读者们能更好更快的熟悉 Linux 平台的多线程编程。 ??? 我们假设读者都已经很熟悉 Linux 平台上基本的线程编程的 Pthread 库 API 。其他的第三方用以线程编程的库，如 boost，将不会在本文中提及。本文中主要涉及的题材包括线程开发中的线程管理，互斥变量，条件变量等。进程概念将不会在本文中涉及。 ??? Linux 上线程开发 API 的概要介绍 ??? 多线程开发在 Linux 平台上已经有成熟的 Pthread 库支持。其涉及的多线程开发的最基本概念主要包含三点：线程，互斥锁，条件。其中，线程操作又分线程的创建，退出，等待 3 种。互斥锁则包括 4 种操作，分别是创建，销毁，加锁和解锁。条件操作有 5 种操作：创建，销毁，触发，广播和等待。其他的一些线程扩展概念，如信号灯等，都可以通过上面的三个基本元素的基本操作封装出来。 ??? 线程，互斥锁，条件在 Linux 平台上对应的 API 可以用表 1 归纳。为了方便熟悉 Windows 线程编程的读者熟悉 Linux 多线程开发的 API，我们在表中同时也列出 Windows SDK 库中所对应的 API 名称。 ??? 表 1. 线程函数列表 ??? 对象 操作 Linux Pthread API Windows SDK 库对应 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 销毁 pthread_mutex_destroy CloseHandle 加锁 pthread_mutex_lock WaitForSingleObject 解锁 pthread_mutex_unlock ReleaseMutex 条件 创建 pthread_cond_init CreateEvent 销毁 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 平台上已经有成熟的 Pthread 库支持。其涉及的多线程开发的最基本概念主要包含三点：线程，互斥锁，条件。其中，线程操作又分线程的创建，退出，等待 3 种。互斥锁则包括 4 种操作，分别是创建，销毁，加锁和解锁。条件操作有 5 种操作：创建，销毁，触发，广播和等待。其他的一些线程扩展概念，如信号灯等，都可以通过上面的三个基本元素的基本操作封装出来。 ??? Linux 线程编程中的 5 条经验 ??? 尽量设置 recursive 属性以初始化 Linux 的互斥变量 ??? 互斥锁是多线程编程中基本的概念，在开发中被广泛使用。其调用次序层次清晰简单：建锁，加锁，解锁，销毁锁。但是需要注意的是，与诸如 Windows 平台的互斥变量不同，在默认情况下，Linux 下的同一线程无法对同一互斥锁进行递归加速，否则将发生死锁。 ??? 所谓递归加锁，就是在同一线程中试图对互斥锁进行两次或两次以上的行为。其场景在 Linux 平台上的代码可由清单 1 所示。 ??? 清单 1. Linux 重复对互斥锁加锁实例 ??? // 通过默认条件建锁 pthread_mutex_t *theMutex = new pthread_mutex_t; pthread_mutexattr_t attr; pthread_mutexattr_init(attr);