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：是一種輕量級進(jìn)程，線程存在于進(jìn)程中。線程和進(jìn)程一樣都會被操作系統(tǒng)調(diào)度（時間片）通常線程指的是共享相同地址空間的多個任務(wù)。線程優(yōu)勢：線程運(yùn)行時，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，一個進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下并不會影響其他的進(jìn)程。一個進(jìn)程中可以包含有多個線程，而一個線程只能包含在進(jìn)程中。一個線程擁有自己獨(dú)有的局部變量棧，但是沒有獨(dú)立的空間，一個進(jìn)程中多個線程共同共享一塊資源，因此當(dāng)一個線程崩潰后此進(jìn)程也會崩潰。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)識符（類似于進(jìn)程的pid號） 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)的錯誤號n int pthread_exit(void *value_ptr) n 功能：只會導(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)的錯誤號n 進(jìn)程對已經(jīng)退出的線程必須要做回收線程資源的操作（否則會產(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)的錯誤號 3線程的控制：n 互斥鎖 ：主要用來保護(hù)臨界資源（可是變量，后者是代碼段） 任何時刻最多只能有一個線程能訪問該資源相關(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)的錯誤號 n int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)n 功能：阻塞等待直到這把鎖申請成功為止，對臨界資源進(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)的錯誤號n int pthrea

5、d_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) n 功能：對臨界資源進(jìn)行解鎖操作n 參數(shù)： mutex， 就是指定要解開的鎖 n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯誤號 n int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);n 功能：銷毀一把指定的鎖n 參數(shù)： mutex， 就是指定要銷毀的鎖 n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯誤號注意： 為了避免死鎖：在申請多把鎖時，所有的線程都按照同樣的順序去申請。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：初始化一個條件變量n 參數(shù)：cond, 就是條件變量的標(biāo)識符 attr, 通常為NULL即可n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負(fù)的錯誤號 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，將來被喚醒時也必須滿足該條件 mutex, 該函數(shù)睡眠時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；當(dāng)該函數(shù)被喚醒時，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)的錯誤號 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)的錯誤號 n int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);n 功

8、能：喚醒所有睡眠這個條件上的線程n int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);n 功能：就是銷毀條件變量 5-處理消息隊列n 創(chuàng)建/打開消息隊列對象n int msgget(key_t key, int flag);n 參數(shù)：key, ftok()函數(shù)的返回值，用于確保多個進(jìn)程操作同一個消息隊列n flag, IPC_CREAT IPC_EXCL 和共享內(nèi)存一樣n 返回值：成功返回消息隊列的標(biāo)識符， 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)送的類型保持一致。 msgsz, 仍然要接收的消息的正文長度 msgtyp, 0, 表示讀取第一條消息 > 0, 表示讀取指定類型消息(最常用) <0, 接收消息隊列中類型值不小于ms

11、gtyp的絕對值且類型值又最小的消息 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)個數(shù) ， 失敗-1. n 消息隊列的控制函數(shù)n int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );n 參數(shù)： msgqid, 就是控制的消息隊列 cmd : IPC_STAT (獲取對象屬性), 屬性保存在第三個參數(shù)上 IPC_SET (設(shè)置對象屬性)，第三個參數(shù)保存的是要

12、修改的屬性 IPC_RMID (刪除對象)， 此時第三個參數(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)程可以直接讀寫內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝n 注意：由于多個進(jìn)程共享一段內(nèi)存，因此也需要依靠某種同步機(jī)制來控制對它的寫操作，如互斥鎖和信號量等 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)識一塊共享內(nèi)存，將來其他進(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，無法和其他進(jìn)程共享。 ftok()函數(shù)的返回值 size, 要申請的共享內(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)建一個共享內(nèi)存，否則打開操作。IPC_EXCL 只有在共享內(nèi)存不存在的時候，新的共享內(nèi)存才建立，否則就產(chǎn)生錯誤。n 返回值：就是共享內(nèi)存的標(biāo)識符（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有被使用） shmflg, 指定進(jìn)程對該內(nèi)存區(qū)域的讀寫權(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（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)存對象p 參數(shù)： shmid, shmget的返回值 cmd : IPC_STAT (獲取對象屬性), 屬性保存在第三個參數(shù)上 IPC_SET (設(shè)置對象屬性)，第三個參數(shù)保存的是要修改的屬性 IPC_RMID (刪除對象)， 此時第三個參數(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/打開信號量集合n int semget(key_t key, int nsems, int semflg);n 參數(shù)：n key, ftok()返回值n nsems, 指定的信號量集合中的信號量個數(shù)n semflg, n IPC_CREATn IPC_EXCLn IPC_CREAT 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個共享內(nèi)存，否則打開操作。n IPC_EXCL 只有在共享內(nèi)存不存在的時候，新的共享內(nèi)存才建立，否則就產(chǎn)生錯誤。n 返回值：返回該集合的標(biāo)識符，失敗-1. n n int semctl(int semid, int semnum, int cmd, .);p

18、 功能：信號量集合的控制p 參數(shù)：semid, 指定要操作的集合 semnum, 要操作的信號量的編號，編號從0開始 cmd,GETVAL：獲取信號燈的值, 返回值是獲得值。 比如：value = semctl(semid, 0, GETVAL)； SETVAL：設(shè)置信號燈的值，需要用到第四個參數(shù)。因此在設(shè)置信號燈的值時應(yīng)該及時的設(shè)置共用體semun的值 第四個參數(shù)類型如下： 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：就是對信號量集合中的信號量進(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 表示要操作的信號量的編號 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)會等到該信號量的值變?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，如果操作沒有成功，立刻返回。 SEM_UNDO（不常用），設(shè)置只對當(dāng)前進(jìn)程有效

21、，不會保存到系統(tǒng)的信號量集合中。 nops, 調(diào)用一次semop要操作的信號量的個數(shù)n 返回值：成功0， 失敗-1 7-linux 管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比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，同時只適合父子進(jìn)程間通信，而且一個管道只適合單向通信，如果要雙向通信需要建立兩個。而且不適合多個子進(jìn)程，因為消息會亂，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)本身沒有邊界，需要應(yīng)用程序自己解釋，而一般消息大多是一個固定長的消息頭，和一個變長的消息體，一個子進(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，只要一個相同的key，就可以讓不同的進(jìn)程定位到同一個消息隊列上，它也可以用來給雙向通信，不過稍微加個標(biāo)識，可以通過消息中的type進(jìn)行區(qū)分，比如一個任務(wù)分派進(jìn)程，創(chuàng)建了若干個執(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，因為msgrcv可以指定只接收消息類型為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)為沒有上限，它也是不局限與父子進(jìn)程，采用跟消息隊列類似的定位方式，因為內(nèi)存是共享的，不存在任何單向的限制

23、，最大的問題就是需要應(yīng)用程序自己做互斥，有如下幾種方案1 只適用兩個進(jìn)程共享，在內(nèi)存中放一個標(biāo)志位，一定要聲明為volatile，大家基于標(biāo)志位來互斥，例如為0時第一個可以寫，第二個就等待，為1時第一個等待，第二個可以寫/讀2 也只適用兩個進(jìn)程，是用信號，大家等待不同的信號，第一個寫完了發(fā)送信號2，等待信號1，第二個等待信號2，收到后讀取/寫入完，發(fā)送信號1，它不是用更多進(jìn)程是因為雖然父進(jìn)程可以向不同子進(jìn)程分別發(fā)送信號，但是子進(jìn)程收到信號會同時訪問共享內(nèi)存，產(chǎn)生不同子進(jìn)程間的競態(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)果通知信號時，父進(jìn)程收到信號后，不知道是誰發(fā)送，也意味著不知道該訪問哪塊

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，因為等待信號的一定是阻塞的，如果某個子進(jìn)程意外終止，父進(jìn)程將永遠(yuǎn)阻塞下去，而不能超時處理3 采用信號量或者msgctl自己的加鎖、解鎖功能，不過后者只適用于linux總結(jié)：n 管道是最弱的，只適合有限場景；n 消息隊列能適合大部分場景，缺點(diǎn)是默認(rèn)緩沖也比較小，不過這個可以調(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，它還允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。  2

25、.信號（signal）：信號是在軟件層次上對中斷機(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，一個進(jìn)程收到一個信號與處理器收到一個中斷請求效果上可以說是一致的。  3.消息隊列（message queue）：消息隊列是消息的鏈接表，它克服了上兩種通信方式中信號量有限的缺點(diǎn)，具有寫權(quán)限得進(jìn)程可以按照一定得規(guī)則向消息隊列中添加新信息；對消息隊列有讀權(quán)限得進(jìn)程則可以從消息隊列中讀取信息。  4.共享內(nèi)存（shared memory）：可以說這是最有用的進(jìn)程間通信方式。它使得多個進(jìn)程可以訪問同一塊內(nèi)存空間，不同進(jìn)程可以及時看到對方進(jìn)程中對共享

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，如互斥鎖和信號量等。  5.信號量（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