Lecture 5 Threads(线程)

1 线程定义

动机

• 一个应用通常需要同时处理很多工作，比如一个Web浏览器，可能需要同时处理文字和图片，这些同时执行的任务可称为“执行流”，我们不希望它们是顺序执行的。
• 早期，每个执行流都要创建一个进程来实现，但是进程的创建需要消耗大量的时间和资源。
• 现在，和一个应用相关的所有执行任务都装在一个进程里，这些进程内部的执行任务就是“线程”（Thread）

多线程的优点

• 响应性：线程之间的响应速度快
• 资源共享：节约资源
• 经济：
• 可伸缩性：不同的线程可以在多核CPU时并行运行

多线程的定义

• 线程是 CPU 利用率的基本单位，包含了线程的id，CPU的计数器，寄存器和栈。
• 线程和同一进程中的线程共享text，data和其他操作系统资源，比如说打开的文件和信号。
• 如果一个进程中有多个线程控制，可以同时运行多个任务。
  

2 多线程模型

多核编程
在多处理器系统中，多核编程机制让应用程序可以更有效地将自身的多个执行任务（并发的线程）分散到不同的处理器上运行，以实现并行计算。

多线程模型

• 用户线程ULT（User Level Thread）
  • ULT在user mode下运行，它的管理无需内核支持。
• 内核线程KLT（Kernel Level Thread）
  • KLT在kernel mode下运行，由操作系统支持与管理。

三种多线程模型


线程库

• Thread Library为程序员提供创建和管理线程的API
  • POSIX Pthreads：用户线程库和内核线程库
  • Windows Threads：内核线程库
  • Java Threads：依据所依赖的操作系统而定

PTHREADS

Pthreads是POSIX标准定义的线程创建与同步API。
不同的操作系统对该标准的实现不尽相同。
本节实验所用的API是Linux对Pthreads的实现

3 实验

#include 
#include 
#include 
#include 

void* threadFunc(void* arg){ //线程函数
    // sleep(3);    
    printf("In NEW thread\n");

}

int main()
{
    pthread_t tid;
    
    //线程创建函数
    /*参数列表
    1. Thread id address
    2. Thread attributes address
    3. Thread function address
    4. Thread parameters address
    */
    
    pthread_create(&tid, NULL, threadFunc, NULL);
    
    //等待指定的线程结束
    //pthread_join(tid, NULL);
    
    printf("In main thread\n"); 
    
    return 0;
}
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有一个疑惑的地方，如果这句 pthread_join(tid, NULL); 放在 printf(“In main thread\n”); 后面就可以等待三秒执行，如果放在前面，则程序会先退出。
编译该段代码时，请注意gcc要加入新的参数，命令如下：

gcc helloThread.c -o helloThread -l pthread
gcc helloThread.c -o helloThread pthread (常用)