网站描述怎么设置,网站关键词排名提高,煤棚网架公司,手机传奇开服网多线程编程指南Sun Microsystems, Inc.4150 Network CircleSanta Clara, CA95054U.S.A.文件号码819–7051–102006 年10 月版权所有2005 Sun Microsystems, Inc. 4150 Network Circle, Santa Clara, CA95054 U.S.A. 保留所有权利。本文档及其相关产品的使用、复制、分发和反编译…多线程编程指南Sun Microsystems, Inc.4150 Network CircleSanta Clara, CA95054U.S.A.文件号码819–7051–102006 年10 月版权所有2005 Sun Microsystems, Inc. 4150 Network Circle, Santa Clara, CA95054 U.S.A. 保留所有权利。本文档及其相关产品的使用、复制、分发和反编译均受许可证限制。未经Sun 及其许可方如果有的事先书面许可不得以任何形式、任何手段复制本产品或文档的任何部分。第三方软件包括字体技术均已从Sun 供应商处获得版权和使用许可。本产品的某些部分可能是从Berkeley BSD 系统衍生出来的并获得了加利福尼亚大学的许可。UNIX 是X/Open Company, Ltd. 在美国和其他国家/地区独家许可的注册商标。Sun、Sun Microsystems、Sun 徽标、docs.sun.com、AnswerBook、AnswerBook2、和Solaris 是Sun Microsystems, Inc. 在美国和其他国家/地区的商标或注册商标。所有SPARC 商标的使用均已获得许可它们是SPARC International, Inc. 在美国和其他国家/地区的商标或注册商标。标有SPARC 商标的产品均基于由Sun Microsystems, Inc. 开发的体系结构。OPEN LOOK 和SunTM 图形用户界面是Sun Microsystems, Inc. 为其用户和许可证持有者开发的。Sun 感谢Xerox 在研究和开发可视或图形用户界面的概念方面为计算机行业所做的开拓性贡献。Sun 已从Xerox 获得了对Xerox 图形用户界面的非独占性许可证该许可证还适用于实现OPEN LOOK GUI 和在其他方面遵守Sun 书面许可协议的Sun 许可证持有者。美国政府权利商业软件。政府用户应遵循Sun Microsystems, Inc. 的标准许可协议以及FARFederal Acquisition Regulations即“联邦政府采购法规”的适用条款及其补充条款。本文档按“原样”提供对于所有明示或默示的条件、陈述和担保包括对适销性、适用性或非侵权性的默示保证均不承担任何责任除非此免责声明的适用范围在法律上无效。06101715490目录前言............................................................................................................................................................... 111 多线程基础介绍.........................................................................................................................................15定义多线程术语.........................................................................................................................................15符合多线程标准.........................................................................................................................................16多线程的益处.............................................................................................................................................17提高应用程序的响应.........................................................................................................................17有效使用多处理器..............................................................................................................................17改进程序结构.....................................................................................................................................17占用较少的系统资源.........................................................................................................................17结合线程和RPC远程过程调用 ...............................................................................................18多线程概念..................................................................................................................................................18并发性和并行性.................................................................................................................................18多线程结构一览.................................................................................................................................18线程调度..............................................................................................................................................19线程取消..............................................................................................................................................19线程同步..............................................................................................................................................20使用64 位体系结构...................................................................................................................................202 基本线程编程.............................................................................................................................................23线程库...........................................................................................................................................................23创建缺省线程.....................................................................................................................................23等待线程终止.....................................................................................................................................25简单线程的示例.................................................................................................................................26分离线程..............................................................................................................................................28为线程特定数据创建键.....................................................................................................................28删除线程特定数据键.........................................................................................................................30设置线程特定数据..............................................................................................................................313获取线程特定数据..............................................................................................................................31获取线程标识符.................................................................................................................................35比较线程ID .........................................................................................................................................36初始化线程..........................................................................................................................................36停止执行线程.....................................................................................................................................37设置线程的优先级..............................................................................................................................38获取线程的优先级..............................................................................................................................39向线程发送信号.................................................................................................................................40访问调用线程的信号掩码.................................................................................................................41安全地Fork .........................................................................................................................................41终止线程..............................................................................................................................................42结束.......................................................................................................................................................42取消线程..............................................................................................................................................43取消线程..............................................................................................................................................44启用或禁用取消功能.........................................................................................................................45设置取消类型.....................................................................................................................................46创建取消点..........................................................................................................................................46将处理程序推送到栈上.....................................................................................................................47从栈中弹出处理程序.........................................................................................................................473 线程属性......................................................................................................................................................49属性对象......................................................................................................................................................49初始化属性..........................................................................................................................................50销毁属性..............................................................................................................................................51设置分离状态.....................................................................................................................................52获取分离状态.....................................................................................................................................53设置栈溢出保护区大小.....................................................................................................................54获取栈溢出保护区大小.....................................................................................................................55设置范围..............................................................................................................................................55获取范围..............................................................................................................................................57设置线程并行级别..............................................................................................................................57获取线程并行级别..............................................................................................................................58设置调度策略.....................................................................................................................................58获取调度策略.....................................................................................................................................59设置继承的调度策略.........................................................................................................................60获取继承的调度策略.........................................................................................................................61目录4 多线程编程指南• 2006年10月设置调度参数.....................................................................................................................................62获取调度参数.....................................................................................................................................63设置栈大小..........................................................................................................................................65获取栈大小..........................................................................................................................................66关于栈...................................................................................................................................................67设置栈地址和大小..............................................................................................................................68获取栈地址和大小..............................................................................................................................704 用同步对象编程.........................................................................................................................................73互斥锁属性..................................................................................................................................................74初始化互斥锁属性对象.....................................................................................................................75销毁互斥锁属性对象.........................................................................................................................76设置互斥锁的范围..............................................................................................................................76获取互斥锁的范围..............................................................................................................................77设置互斥锁类型的属性.....................................................................................................................78获取互斥锁的类型属性.....................................................................................................................79设置互斥锁属性的协议.....................................................................................................................80获取互斥锁属性的协议.....................................................................................................................82设置互斥锁属性的优先级上限........................................................................................................83获取互斥锁属性的优先级上限........................................................................................................84设置互斥锁的优先级上限.................................................................................................................84获取互斥锁的优先级上限.................................................................................................................85设置互斥锁的强健属性.....................................................................................................................86获取互斥锁的强健属性.....................................................................................................................88使用互斥锁..................................................................................................................................................89初始化互斥锁.....................................................................................................................................89使互斥保持一致.................................................................................................................................90锁定互斥锁..........................................................................................................................................91解除锁定互斥锁.................................................................................................................................93使用非阻塞互斥锁锁定.....................................................................................................................94销毁互斥锁..........................................................................................................................................95互斥锁定的代码示例.........................................................................................................................96条件变量属性...........................................................................................................................................102初始化条件变量属性.......................................................................................................................103删除条件变量属性............................................................................................................................103设置条件变量的范围.......................................................................................................................104目录5获取条件变量的范围.......................................................................................................................105使用条件变量...........................................................................................................................................106初始化条件变量...............................................................................................................................106基于条件变量阻塞............................................................................................................................108解除阻塞一个线程............................................................................................................................109在指定的时间之前阻塞................................................................................................................... 111在指定的时间间隔内阻塞............................................................................................................... 113解除阻塞所有线程............................................................................................................................ 114销毁条件变量状态............................................................................................................................ 116唤醒丢失问题................................................................................................................................... 117生成方和使用者问题....................................................................................................................... 117使用信号进行同步...................................................................................................................................121命名信号和未命名信号...................................................................................................................122计数信号量概述...............................................................................................................................122初始化信号........................................................................................................................................123增加信号............................................................................................................................................125基于信号计数进行阻塞...................................................................................................................126减小信号计数...................................................................................................................................126销毁信号状态...................................................................................................................................127使用信号时的生成方和使用者问题.............................................................................................128读写锁属性................................................................................................................................................130初始化读写锁属性............................................................................................................................131销毁读写锁属性...............................................................................................................................131设置读写锁属性...............................................................................................................................132获取读写锁属性...............................................................................................................................132使用读写锁................................................................................................................................................133初始化读写锁...................................................................................................................................133获取读写锁中的读锁.......................................................................................................................134读取非阻塞读写锁中的锁...............................................................................................................135写入读写锁中的锁............................................................................................................................136写入非阻塞读写锁中的锁...............................................................................................................136解除锁定读写锁...............................................................................................................................137销毁读写锁........................................................................................................................................137跨进程边界同步.......................................................................................................................................138生成方和使用者问题示例...............................................................................................................138比较元语....................................................................................................................................................141目录6 多线程编程指南• 2006年10月5 使用Solaris 软件编程..............................................................................................................................143进程创建中的fork 问题...........................................................................................................................143Fork-One 模型...................................................................................................................................144Fork-all 模型......................................................................................................................................147选择正确的Fork ...............................................................................................................................147进程创建exec 和exit 问题................................................................................................................147计时器、报警与剖析...............................................................................................................................148每LWP POSIX 计时器......................................................................................................................148每线程报警........................................................................................................................................148剖析多线程程序...............................................................................................................................149非本地转向setjmp 和longjmp ...........................................................................................................149资源限制....................................................................................................................................................149LWP 和调度类...........................................................................................................................................149分时调度............................................................................................................................................150实时调度............................................................................................................................................150公平共享调度程序............................................................................................................................151固定优先级调度...............................................................................................................................151扩展传统信号...........................................................................................................................................151同步信号............................................................................................................................................152异步信号............................................................................................................................................152延续语义............................................................................................................................................152对信号执行的操作............................................................................................................................154定向于线程的信号............................................................................................................................155完成语义............................................................................................................................................157信号处理程序和异步信号安全......................................................................................................158中断对条件变量的等待...................................................................................................................160I/O 问题......................................................................................................................................................161I/O 作为远程过程调用.....................................................................................................................161人为的异步性...................................................................................................................................162异步I/O ..............................................................................................................................................162共享的I/O 和新的I/O 系统调用...................................................................................................163getc 和putc 的替代项......................................................................................................................1646 安全和不安全的接口...............................................................................................................................165线程安全....................................................................................................................................................165MT接口安全级别....................................................................................................................................167目录7不安全接口的可重复执行函数......................................................................................................168异步信号安全函数...................................................................................................................................168库的MT安全级别...................................................................................................................................169不安全库............................................................................................................................................1697 编译和调试................................................................................................................................................171编译多线程应用程序...............................................................................................................................171为编译做准备...................................................................................................................................171选择Solaris 语义或POSIX 语义.....................................................................................................171包括thread.h 或pthread.h ...................................................................................................172定义_REENTRANT 或_POSIX_C_SOURCE ...........................................................................................173使用libthread 或libpthread 链接..............................................................................................173与POSIX 信号的-lrt 链接.............................................................................................................174将原有模块与新模块链接...............................................................................................................174备用线程库................................................................................................................................................175调试多线程程序.......................................................................................................................................175多线程程序中常见的疏忽性问题.................................................................................................175使用TNF 实用程序跟踪和调试.....................................................................................................176使用truss ..........................................................................................................................................176使用mdb ..............................................................................................................................................176使用dbx ..............................................................................................................................................1778 Solaris 线程编程.......................................................................................................................................179比较Solaris 线程和POSIX 线程的API .................................................................................................179API 的主要差异................................................................................................................................179函数比较表........................................................................................................................................180Solaris 线程的独有函数...........................................................................................................................183暂停执行线程...................................................................................................................................183继续执行暂停的线程.......................................................................................................................185相似的同步函数读写锁......................................................................................................................186初始化读写锁...................................................................................................................................186获取读锁............................................................................................................................................188尝试获取读锁...................................................................................................................................188获取写锁............................................................................................................................................189尝试获取写锁...................................................................................................................................189解除锁定读写锁...............................................................................................................................190目录8 多线程编程指南• 2006年10月销毁读写锁的状态............................................................................................................................191相似的Solaris 线程函数...........................................................................................................................193创建线程............................................................................................................................................193获取最小栈大小...............................................................................................................................195获取线程标识符...............................................................................................................................196停止执行线程...................................................................................................................................196向线程发送信号...............................................................................................................................197访问调用线程的信号掩码...............................................................................................................197终止线程............................................................................................................................................198等待线程终止...................................................................................................................................198创建线程特定的数据键...................................................................................................................200设置线程特定的数据值...................................................................................................................201获取线程特定的数据值...................................................................................................................201设置线程的优先级............................................................................................................................202获取线程的优先级............................................................................................................................203相似的同步函数互斥锁......................................................................................................................204初始化互斥锁...................................................................................................................................204销毁互斥锁........................................................................................................................................206获取互斥锁........................................................................................................................................207释放互斥锁........................................................................................................................................207尝试获取互斥锁...............................................................................................................................208相似的同步函数条件变量..................................................................................................................208初始化条件变量...............................................................................................................................208销毁条件变量...................................................................................................................................210等待条件............................................................................................................................................210等待绝对时间................................................................................................................................... 211等待时间间隔...................................................................................................................................212解除阻塞一个线程............................................................................................................................213解除阻塞所有线程............................................................................................................................213相似的同步函数信号...........................................................................................................................214初始化信号........................................................................................................................................214增加信号............................................................................................................................................215基于信号计数阻塞............................................................................................................................216减小信号计数...................................................................................................................................216销毁信号状态...................................................................................................................................217跨进程边界同步.......................................................................................................................................218生成方和使用者问题示例...............................................................................................................218目录9fork() 和Solaris 线程的特殊问题.........................................................................................................2209 编程原则....................................................................................................................................................221重新考虑全局变量...................................................................................................................................221提供静态局部变量...................................................................................................................................222同步线程....................................................................................................................................................223单线程策略........................................................................................................................................224可重复执行函数...............................................................................................................................224避免死锁....................................................................................................................................................226与调用相关的死锁............................................................................................................................227锁定原则............................................................................................................................................227线程代码的一些基本原则......................................................................................................................227创建和使用线程.......................................................................................................................................228使用多处理器...........................................................................................................................................228基础体系结构...................................................................................................................................229线程程序示例...........................................................................................................................................233需要进一步阅读的内容...................................................................................................................233A 样例应用程序多线程grep ..................................................................................................................235tgrep 的说明.............................................................................................................................................235B Solaris 线程示例 barrier.c ................................................................................................................293索引.............................................................................................................................................................303目录10 多线程编程指南• 2006年10月前言《多线程编程指南》介绍了SolarisTM 操作系统(Solaris Operating System, Solaris OS中POSIX®线程和Solaris 线程的多线程编程接口。本指南将指导应用程序程序员如何创建新的多线程程序以及如何向现有的程序中添加多线程。尽管本指南同时介绍了POSIX 线程接口和Solaris 线程接口但大多数主题都以POSIX 线程为重点。仅适用于Solaris 线程的信息将专门在一章中介绍。要理解本指南读者必须熟悉并发编程的概念UNIX® SVR4 系统首选是Solaris 发行版。C 编程语言多线程接口由标准C 库提供。并发编程与顺序编程相对的原理。注– 本Solaris 发行版支持使用SPARC® 和x86 系列处理器体系结构的系统UltraSPARC®、SPARC64、AMD64、Pentium 和Xeon EM64T。支持的系统可以在http://www.sun.com/bigadmin/hcl 上的《Solaris 10 Hardware Compatibility List》中找到。本文档列举了在不同类型的平台上进行实现时的所有差别。在本文档中术语x86 是指使用与AMD64 或Intel Xeon/Pentium 产品系列兼容的处理器生产的64 位和32 位系统。有关受支持的系统的信息请参见《Solaris 10 HardwareCompatibility List》。本指南的结构第1 章概述本发行版中线程实现的结构。第2 章讨论常规POSIX 线程例程其中重点介绍如何创建具有缺省属性的线程。第3 章介绍如何创建具有非缺省属性的线程。第4 章介绍线程同步例程。第5 章讨论为支持多线程而对操作环境进行的更改。第6 章介绍多线程的安全问题。第7 章介绍编译和调试多线程应用程序的基本信息。11第8 章介绍Solaris 线程与POSIX 线程相对接口。第9 章讨论会影响程序员编写多线程应用程序的问题。附录A说明如何为POSIX 线程设计代码。附录B 举例说明如何在Solaris 线程中构建屏障。联机访问Sun 文档可以通过docs.sun.comSM Web 站点联机访问Sun 技术文档。您可以浏览docs.sun.com 文档库或查找某个特定的书名或主题。URL为http://docs.sun.com。相关书籍多线程技术要求以一种不同的方式来考虑函数交互。建议阅读以下书籍由Alan Burns 和Geoff Davies 合著的《Concurrent Programming》Addison-Wesley 出版1993。由Michel Raynal 编著的《Distributed Algorithms and Protocols》Wiley 出版1998。由Silberschatz、Peterson 和Galvin 合著的《Operating System Concepts》Addison-Wesley出版1991。由M. Ben-Ari 编著的《Principles of Concurrent Programming》Prentice-Hall 出版1982。由Steve Kleiman、Devang Shah 和Bart Smalders 合著的《Programming with Threads》Prentice Hall 出版1996。印刷约定的含义下表介绍了本书中的印刷约定。表P–1印刷约定字体或符号含义示例AaBbCc123 命令、文件和目录的名称计算机屏幕输出编辑.login 文件。使用ls -a 列出所有文件。machine_name% you have mail.前言12 多线程编程指南• 2006年10月表P–1 印刷约定续字体或符号含义示例AaBbCc123 用户键入的内容与计算机屏幕输出的显示不同machine_name% su Password:AaBbCc123 要使用实名或值替换的命令行占位符要删除文件请键入rmfilename。AaBbCc123 保留未译的新词或术语以及要强调的词这些称为class 选项。新词术语强调新词或术语以及要强调的词必须成为超级用户才能执行此操作。《书名》书名阅读《用户指南》的第6 章。命令中的shell 提示符示例下表列出了C shell、Bourne shell 和Korn shell 的缺省系统提示符和超级用户提示符。表P–2 Shell 提示符Shell 提示符C shell machine_name%C shell 超级用户machine_name#Bourne shell 和Korn shell $Bourne shell 和Korn shell 超级用户#前言1314多线程基础介绍多线程一词可以解释为多个控制线程或多个控制流。虽然传统的UNIX 进程包含单个控制线程但多线程(multithreading, MT) 会将一个进程分成许多执行线程其中每个线程都可独立运行。本章介绍了一些多线程的术语和概念及其所产生的益处。如果您已准备好开始使用多线程请跳至第2 章。第15 页中的“定义多线程术语”第16 页中的“符合多线程标准”第17 页中的“多线程的益处”第18 页中的“多线程概念”定义多线程术语表1–1 介绍了本书中所使用的一些术语。表1–1多线程术语术语定义Process进程 通过fork(2) 系统调用创建的UNIX 环境如文件描述符和用户ID 等为运行程序而设置。Thread线程 在进程上下文中执行的指令序列。POSIX pthread 符合POSIX 线程的线程接口。Solaris threadSolaris 线程 不符合POSIX 线程的Sun MicrosystemsTM 线程接口pthread 的前序节点。single-threaded单线程 仅允许访问一个线程。Multithreading多线程 允许访问两个或多个线程。1第1 章15表1–1 多线程术语续术语定义User-level or Application-levelthread用户级线程或应用程序级线程在用户空间而非内核空间中由线程调度例程管理的线程。Lightweight process轻量进程 用来执行内核代码和系统调用的内核线程又称作LWP。从Solaris 9 开始每个线程都有一个专用的LWP。Bound thread绑定线程过时的术语指的是在Solaris 9 之前和一个LWP 永久绑定的用户级线程。从Solaris 9 开始每个线程都有一个专用的LWP。Unbound thread非绑定线程过时的术语指的是在Solaris 9 之前无须和一个LWP 绑定的用户级线程。从Solaris 9 开始每个线程都有一个专用的LWP。Attribute object属性对象 包含不透明数据类型和相关处理函数。这些数据类型和函数可以对POSIX 线程一些可配置的方面例如互斥锁(mutex) 和条件变量进行标准化。Mutual exclusion lock互斥锁 用来锁定和解除锁定对共享数据访问的函数。Condition variable条件变量 用来阻塞线程直到状态发生变化的函数。Read-write lock读写锁 可用于对共享数据进行多次只读访问的函数但是要修改共享数据则必须以独占方式访问。Counting semaphore计数信号量一种基于内存的同步机制。Parallelism并行性 如果至少有两个线程正在同时执行则会出现此情况。Concurrency并发性 如果至少有两个线程正在进行则会出现此情况。并发是一种更广义的并行性其中可以包括分时这种形式的虚拟并行性。符合多线程标准多线程编程的概念至少可以回溯到二十世纪六十年代。多线程编程在UNIX 系统中的发展是从八十年代中期开始的。虽然对多线程的定义以及对支持多线程所需要的功能存在共识但是用于实现多线程的接口有很大不同。在过去的几年内POSIXPortable Operating System Interface可移植操作系统接口1003.4a 工作小组一直致力于制定多线程编程标准。现在该标准已得到认可。该《多线程编程指南》基于POSIX 标准IEEE Std 1003.1 1996 版又称作ISO/IEC 9945–1 第二版。最新修订版的POSIX 标准IEEE Std 1003.1:2001又称作ISO/IEC 9945:2002 和单一UNIX 规范版本3中也提供了这些功能。特定于Solaris 线程的主题将在第8 章中进行介绍。符合多线程标准16 多线程编程指南• 2006年10月多线程的益处本节简要介绍多线程的益处。在代码中实现多线程具有以下益处提高应用程序的响应更有效地使用多处理器改进程序结构占用较少的系统资源提高应用程序的响应可以对任何一个包含许多相互独立的活动的程序进行重新设计以便将每个活动定义为一个线程。例如多线程GUI 的用户不必等待一个活动完成即可启动另一个活动。有效使用多处理器通常要求并发线程的应用程序无需考虑可用处理器的数量。使用额外的处理器可以明显提高应用程序的性能。具有高度并行性的数值算法和数值应用程序如矩阵乘法在多处理器上通过多个线程实现时运行速度会快得多。改进程序结构许多应用程序都以更有效的方式构造为多个独立或半独立的执行单元而非整块的单个线程。多线程程序比单线程程序更能适应用户需求的变化。占用较少的系统资源如果两个或多个进程通过共享内存访问公用数据则使用这些进程的程序可以实现对多个线程的控制。但是每个进程都有一个完整的地址空间和操作环境状态。每个进程用于创建和维护大量状态信息的成本与一个线程相比无论是在时间上还是空间上代价都更高。此外进程间所固有的独立性使得程序员需要花费很多精力来处理不同进程间线程的通信或者同步这些线程的操作。多线程的益处第1 章• 多线程基础介绍17结合线程和RPC远程过程调用通过将多个线程和一个远程过程调用(remote procedure call, RPC) 结合起来可以充分利用无共享内存的多处理器如工作站集合。这种结合将工作站集合视为一个多处理器从而使应用程序的分布变得相对容易些。例如一个线程可以创建多个子线程每个子线程随后可以请求远程过程调用从而调用另一个工作站上的过程。尽管初始线程此时仅创建了一些并行运行的线程但是这种并行性会涉及到其他计算机。多线程概念本节介绍多线程的基本概念。并发性和并行性在单个处理器的多线程进程中处理器可以在线程之间切换执行资源从而执行并发。在共享内存的多处理器环境内的同一个多线程进程中进程中的每个线程都可以在一个单独的处理器上并发运行从而执行并行。如果进程中的线程数不超过处理器的数目则线程的支持系统和操作环境可确保每个线程在不同的处理器上执行。例如在线程数和处理器数目相同的矩阵乘法中每个线程和每个处理器都会计算一行结果。多线程结构一览传统的UNIX 已支持多线程的概念。每个进程都包含一个线程因此对多个进程进行编程即是对多个线程进行编程。但是进程同时也是一个地址空间因此创建进程会涉及到创建新的地址空间。创建线程比创建新进程成本低因为新创建的线程使用的是当前进程的地址空间。相对于在进程之间切换在线程之间进行切换所需的时间更少因为后者不包括地址空间之间的切换。在进程内部的线程间通信很简单因为这些线程会共享所有内容特别是地址空间。所以一个线程生成的数据可以立即用于其他所有线程。在Solaris 9 和较早的Solaris 发行版中支持多线程的接口是通过特定的子例程库实现的。这些子例程库包括用于POSIX 线程的libpthread 和用于Solaris 线程的libthread。多线程通过将内核级资源和用户级资源分离来提供灵活性。在当前的发行版中对于这两组接口的多线程支持是由标准C 库提供的。用户级线程线程是多线程编程中的主编程接口。线程仅在进程内部是可见的进程内部的线程会共享诸如地址空间、打开的文件等所有进程资源。多线程概念18 多线程编程指南• 2006年10月用户级线程状态以下状态对于每个线程是唯一的。线程ID寄存器状态包括PC 和栈指针栈信号掩码优先级线程专用存储由于线程可共享进程指令和大多数进程数据因此一个线程对共享数据进行的更改对进程内其他线程是可见的。一个线程需要与同一个进程内的其他线程交互时该线程可以在不涉及操作系统的情况下进行此操作。注– 顾名思义用户级线程不同于内核级线程只有系统程序员才能处理内核级线程。由于本书面向应用程序程序员因此将不讨论内核级线程。线程调度POSIX 标准指定了三种调度策略先入先出策略(SCHED_FIFO)、循环策略(SCHED_RR) 和自定义策略(SCHED_OTHER)。SCHED_FIFO 是基于队列的调度程序对于每个优先级都会使用不同的队列。SCHED_RR 与FIFO 相似不同的是前者的每个线程都有一个执行时间配额。SCHED_FIFO 和SCHED_RR 是对POSIX Realtime 的扩展。SCHED_OTHER 是缺省的调度策略。有关SCHED_OTHER 策略的信息请参见第149 页中的“LWP 和调度类”。提供了两个调度范围进程范围(PTHREAD_SCOPE_PROCESS) 和系统范围(PTHREAD_SCOPE_SYSTEM)。具有不同范围状态的线程可以在同一个系统甚至同一个进程中共存。进程范围只允许这种线程与同一进程中的其他线程争用资源而系统范围则允许此类线程与系统内的其他所有线程争用资源。实际上从Solaris 9 发行版开始系统就不再区分这两个范围。线程取消一个线程可以请求终止同一个进程中的其他任何线程。目标线程要取消的线程可以延后取消请求并在该线程处理取消请求时执行特定于应用程序的清理操作。通过pthread 取消功能可以对线程进行异步终止或延迟终止。异步取消可以随时发生而延迟取消只能发生在所定义的点。延迟取消是缺省类型。多线程概念第1 章• 多线程基础介绍19线程同步使用同步功能可以控制程序流并访问共享数据从而并发执行多个线程。共有四种同步模型互斥锁、读写锁、条件变量和信号。互斥锁仅允许每次使用一个线程来执行特定的部分代码或者访问特定数据。读写锁允许对受保护的共享资源进行并发读取和独占写入。要修改资源线程必须首先获取互斥写锁。只有释放所有的读锁之后才允许使用互斥写锁。条件变量会一直阻塞线程直到特定的条件为真。计数信号量通常用来协调对资源的访问。使用计数可以限制访问某个信号的线程数量。达到指定的计数时信号将阻塞。使用64 位体系结构对于应用程序开发者Solaris 64 位和32 位环境的主要区别在于所使用的C 语言数据类型的模型。64 位数据类型使用LP64 模型其中long 和指针的宽度为64 位其他所有基础数据类型仍然与32 位实现的数据类型相同。32 位数据类型使用ILP32 模型其中的int、long和指针宽度为32 位。以下简要概述了64 位环境的主要特征以及使用该环境时的注意事项大虚拟地址空间在64 位环境中进程的虚拟地址空间最高可达64 位即18 EB。目前32 位进程的最大地址空间为4GB较大的虚拟地址空间大约是其40 亿倍。但是由于硬件限制某些平台可能并不支持完整的64 位地址空间。大地址空间增加了可创建的具有缺省栈大小的线程数。在32 位和64 位系统中栈的大小分别为1MB和2MB。在32 位和64 位系统中具有缺省栈大小的线程数分别是大约2000 个和80000 亿个。内核内存读取器内核是在内部使用64 位数据结构的LP64 对象。这意味着使用libkvm、/dev/mem 或/dev/kmem 的现有32 位应用程序不能正常工作必须转换为64 位程序。/proc 限制使用/proc 的32 位程序可以查看32 位进程但是无法识别64 位进程。用来描述进程的现有接口和数据结构不够大因此无法包含64 位值。对于此类程序必须将其重新编译为64 位程序使其可同时适用于32 位进程和64 位进程。64 位库32 位库必须与32 位应用程序进行链接而64 位库必须与64 位应用程序进行链接。除已过时的库以外所有的系统库都同时提供32 位版本和64 位版本。64 位运算64 位运算早已在以前的32 位Solaris 发行版中提供。现在64 位实现提供了完整的64 位计算机寄存器用于进行整数运算和参数传递。使用64 位体系结构20 多线程编程指南• 2006年10月大文件如果应用程序仅要求大文件支持则可以保留32 位并使用大文件接口。要充分利用64位功能必须将应用程序转换为64 位。使用64 位体系结构第1 章• 多线程基础介绍2122基本线程编程本章介绍POSIX 线程的基本线程编程例程。本章介绍缺省线程即具有缺省属性值的线程这是多线程编程中最常用的线程。本章还介绍如何创建和使用具有非缺省属性的线程。本章介绍的POSIX 例程具有与最初的Solaris 多线程库相似的编程接口。线程库下面简要论述了特定任务及其相关手册页。创建缺省线程如果未指定属性对象则该对象为NULL系统会创建具有以下属性的缺省线程进程范围非分离缺省栈和缺省栈大小零优先级还可以用pthread_attr_init() 创建缺省属性对象然后使用该属性对象来创建缺省线程。有关详细信息请参见第50 页中的“初始化属性”一节。pthread_create 语法使用pthread_create(3C) 可以向当前进程中添加新的受控线程。int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *tattr,void*(*start_routine)(void *), void *arg);2第2 章23#include pthread.hpthread_attr_t() tattr;pthread_t tid;extern void *start_routine(void *arg);void *arg;int ret;/* default behavior*/ret pthread_create(tid, NULL, start_routine, arg);/* initialized with default attributes */ret pthread_attr_init(tattr);/* default behavior specified*/ret pthread_create(tid, tattr, start_routine, arg);使用具有必要状态行为的attr 调用pthread_create() 函数。start_routine 是新线程最先执行的函数。当start_routine 返回时该线程将退出其退出状态设置为由start_routine 返回的值。请参见第23 页中的“pthread_create 语法”。当pthread_create() 成功时所创建线程的ID 被存储在由tid 指向的位置中。使用NULL 属性参数或缺省属性调用pthread_create() 时pthread_create() 会创建一个缺省线程。在对tattr 进行初始化之后该线程将获得缺省行为。pthread_create 返回值pthread_create() 在调用成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果检测到以下任一情况pthread_create() 将失败并返回相应的值。EAGAIN描述: 超出了系统限制如创建的线程太多。EINVAL描述: tattr 的值无效。线程库24 多线程编程指南• 2006年10月等待线程终止pthread_join() 函数会一直阻塞调用线程直到指定的线程终止。pthread_join 语法使用pthread_join(3C) 等待线程终止。int pthread_join(thread_t tid, void **status);#include pthread.hpthread_t tid;int ret;void *status;/* waiting to join thread tid with status */ret pthread_join(tid, status);/* waiting to join thread tid without status */ret pthread_join(tid, NULL);指定的线程必须位于当前的进程中而且不得是分离线程。有关线程分离的信息请参见第52 页中的“设置分离状态”。当status 不是NULL 时status 指向某个位置在pthread_join() 成功返回时将该位置设置为已终止线程的退出状态。如果多个线程等待同一个线程终止则所有等待线程将一直等到目标线程终止。然后一个等待线程成功返回。其余的等待线程将失败并返回ESRCH 错误。在pthread_join() 返回之后应用程序可回收与已终止线程关联的任何数据存储空间。pthread_join 返回值调用成功完成后pthread_join() 将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果检测到以下任一情况pthread_join() 将失败并返回相应的值。线程库第2 章• 基本线程编程25ESRCH描述: 没有找到与给定的线程ID 相对应的线程。EDEADLK描述: 将出现死锁如一个线程等待其本身或者线程A和线程B 互相等待。EINVAL描述: 与给定的线程ID 相对应的线程是分离线程。pthread_join() 仅适用于非分离的目标线程。如果没有必要等待特定线程终止之后才进行其他处理则应当将该线程分离。简单线程的示例在示例2–1 中一个线程执行位于顶部的过程该过程首先创建一个辅助线程来执行fetch() 过程。fetch() 执行复杂的数据库查找操作查找过程需要花费一些时间。主线程将等待查找结果但同时还执行其他操作。因此主线程将执行其他活动然后通过执行pthread_join() 等待辅助线程。将新线程的pbe 参数作为栈参数进行传递。这个线程参数之所以能够作为栈参数传递是因为主线程会等待辅助线程终止。不过首选方法是使用malloc 从堆分配存储而不是传递指向线程栈存储的地址。如果将该参数作为地址传递到线程栈存储则该地址可能无效或者在线程终止时会被重新分配。示例2–1简单线程程序void mainline (...){struct phonebookentry *pbe;pthread_attr_t tattr;pthread_t helper;void *status;pthread_create(helper, NULL, fetch, pbe);/* do something else for a while */线程库26 多线程编程指南• 2006年10月示例2–1 简单线程程序续pthread_join(helper, status);/* it’s now safe to use result */}void *fetch(struct phonebookentry *arg){struct phonebookentry *npbe;/* fetch value from a database */npbe search (prog_name)if (npbe ! NULL)*arg *npbe;pthread_exit(0);}struct phonebookentry {char name[64];char phonenumber[32];char flags[16];}线程库第2 章• 基本线程编程27分离线程pthread_detach(3C) 是pthread_join(3C) 的替代函数可回收创建时detachstate 属性设置为PTHREAD_CREATE_JOINABLE 的线程的存储空间。pthread_detach 语法int pthread_detach(thread_t tid);#include pthread.hpthread_t tid;int ret;/* detach thread tid */ret pthread_detach(tid);pthread_detach() 函数用于指示应用程序在线程tid 终止时回收其存储空间。如果tid 尚未终止pthread_detach() 不会终止该线程。pthread_detach 返回值pthread_detach() 在调用成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果检测到以下任一情况pthread_detach() 将失败并返回相应的值。EINVAL描述: tid 是分离线程。ESRCH描述: tid 不是当前进程中有效的未分离的线程。为线程特定数据创建键单线程C 程序有两类基本数据局部数据和全局数据。对于多线程C 程序添加了第三类数据线程特定数据。线程特定数据与全局数据非常相似区别在于前者为线程专有。线程特定数据基于每线程进行维护。TSD特定于线程的数据是定义和引用线程专用数据的唯一方法。每个线程特定数据项都与一个作用于进程内所有线程的键关联。通过使用key线程可以访问基于每线程进行维护的指针(void *)。线程库28 多线程编程指南• 2006年10月pthread_key_create 语法int pthread_key_create(pthread_key_t *key,void (*destructor) (void *));#include pthread.hpthread_key_t key;int ret;/* key create without destructor */ret pthread_key_create(key, NULL);/* key create with destructor */ret pthread_key_create(key, destructor);可以使用pthread_key_create(3C) 分配用于标识进程中线程特定数据的键。键对进程中的所有线程来说是全局的。创建线程特定数据时所有线程最初都具有与该键关联的NULL值。使用各个键之前会针对其调用一次pthread_key_create()。不存在对键为进程中所有的线程所共享的隐含同步。创建键之后每个线程都会将一个值绑定到该键。这些值特定于线程并且针对每个线程单独维护。如果创建该键时指定了destructor 函数则该线程终止时系统会解除针对每线程的绑定。当pthread_key_create() 成功返回时会将已分配的键存储在key 指向的位置中。调用方必须确保对该键的存储和访问进行正确的同步。使用可选的析构函数destructor 可以释放过时的存储。如果某个键具有非NULL destructor函数而线程具有一个与该键关联的非NULL 值则该线程退出时系统将使用当前的相关值调用destructor 函数。destructor 函数的调用顺序不确定。pthread_key_create 返回值pthread_key_create() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_key_create() 将失败并返回相应的值。线程库第2 章• 基本线程编程29EAGAIN描述: key 名称空间已经用完。ENOMEM描述: 此进程中虚拟内存不足无法创建新键。删除线程特定数据键使用pthread_key_delete(3C) 可以销毁现有线程特定数据键。由于键已经无效因此将释放与该键关联的所有内存。引用无效键将返回错误。Solaris 线程中没有类似的函数。pthread_key_delete 语法int pthread_key_delete(pthread_key_t key);#include pthread.hpthread_key_t key;int ret;/* key previously created */ret pthread_key_delete(key);如果已删除键则使用调用pthread_setspecific() 或pthread_getspecific() 引用该键时生成的结果将是不确定的。程序员在调用删除函数之前必须释放所有线程特定资源。删除函数不会调用任何析构函数。反复调用pthread_key_create() 和pthread_key_delete() 可能会产生问题。如果pthread_key_delete() 将键标记为无效而之后key 的值不再被重用那么反复调用它们就会出现问题。对于每个所需的键应当只调用pthread_key_create() 一次。pthread_key_delete 返回值pthread_key_delete() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_key_delete() 将失败并返回相应的值。EINVAL描述: key 的值无效。线程库30 多线程编程指南• 2006年10月设置线程特定数据使用pthread_setspecific(3C) 可以为指定线程特定数据键设置线程特定绑定。pthread_setspecific 语法int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);#include pthread.hpthread_key_t key;void *value;int ret;/* key previously created */ret pthread_setspecific(key, value);pthread_setspecific 返回值pthread_setspecific() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_setspecific() 将失败并返回相应的值。ENOMEM描述: 虚拟内存不足。EINVAL描述: key 无效。注– 设置新绑定时pthread_setspecific() 不会释放其存储空间。必须释放现有绑定否则会出现内存泄漏。获取线程特定数据请使用pthread_getspecific(3C) 获取调用线程的键绑定并将该绑定存储在value 指向的位置中。pthread_getspecific 语法void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);线程库第2 章• 基本线程编程31#include pthread.hpthread_key_t key;void *value;/* key previously created */value pthread_getspecific(key);pthread_getspecific 返回值pthread_getspecific 不返回任何错误。全局和专用线程特定数据的示例示例2–2 显示的代码是从多线程程序中摘录出来的。这段代码可以由任意数量的线程执行但该代码引用了两个全局变量errno 和mywindow。这些全局值实际上应当是对每个线程专用项的引用。示例2–2线程特定数据全局但专用body() {...while (write(fd, buffer, size) -1) {if (errno ! EINTR) {fprintf(mywindow, %s\n, strerror(errno));exit(1);}}...线程库32 多线程编程指南• 2006年10月示例2–2 线程特定数据全局但专用续}errno 引用应该从线程所调用的例程获取系统错误而从其他线程所调用的例程获取系统错误。因此线程不同引用errno 所指向的存储位置也不同。mywindow 变量指向一个stdio 标准IO流作为线程专属的流窗口。因此与errno 一样线程不同引用mywindow 所指向的存储位置也不同。最终这个引用指向不同的流窗口。唯一的区别在于系统负责处理errno而程序员必须处理对mywindow 的引用。下一个示例说明对mywindow 的引用如何工作。预处理程序会将对mywindow 的引用转换为对_mywindow() 过程的调用。此例程随后调用pthread_getspecific()。pthread_getspecific() 接收mywindow_key 全局变量作为输入参数以输出参数win 返回该线程的窗口。示例2–3将全局引用转化为专用引用thread_key_t mywin_key;FILE *_mywindow(void) {FILE *win;win pthread_getspecific(mywin_key);return(win);}#define mywindow _mywindow()void routine_uses_win( FILE *win) {...}线程库第2 章• 基本线程编程33示例2–3 将全局引用转化为专用引用续void thread_start(...) {...make_mywin();...routine_uses_win( mywindow )...}mywin_key 变量标识一类变量对于该类变量每个线程都有其各自的专用副本。这些变量是线程特定数据。每个线程都调用make_mywin() 以初始化其时限并安排其mywindow 实例以引用线程特定数据。调用此例程之后此线程可以安全地引用mywindow调用_mywindow() 之后此线程将获得对其专用时限的引用。引用mywindow 类似于直接引用线程专用数据。示例2–4 说明如何设置引用。示例2–4初始化线程特定数据void make_mywindow(void) {FILE **win;static pthread_once_t mykeycreated PTHREAD_ONCE_INIT;pthread_once(mykeycreated, mykeycreate);win malloc(sizeof(*win));create_window(win, ...);线程库34 多线程编程指南• 2006年10月示例2–4 初始化线程特定数据续pthread_setspecific(mywindow_key, win);}void mykeycreate(void) {pthread_key_create(mywindow_key, free_key);}void free_key(void *win) {free(win);}首先得到一个唯一的键值mywin_key。此键用于标识线程特定数据类。第一个调用make_mywin() 的线程最终会调用pthread_key_create()该函数将唯一的key 赋给其第一个参数。第二个参数是destructor 函数用于在线程终止后将该线程的特定于该线程的数据项实例解除分配。接下来为调用方的线程特定数据项的实例分配存储空间。获取已分配的存储空间调用create_window()以便为该线程设置时限。win 指向为该时限分配的存储空间。最后调用pthread_setspecific()将win 与该键关联。以后每当线程调用pthread_getspecific() 以传递全局key线程都会获得它在前一次调用pthread_setspecific() 时设置的与该键关联的值。线程终止时会调用在pthread_key_create() 中设置的destructor 函数。每个destructor函数仅在终止线程通过调用pthread_setspecific() 为key 赋值之后才会被调用。获取线程标识符请使用pthread_self(3C) 获取调用线程的thread identifier。pthread_self 语法pthread_t pthread_self(void);线程库第2 章• 基本线程编程35#include pthread.hpthread_t tid;tid pthread_self();pthread_self 返回值pthread_self() 返回调用线程的thread identifier。比较线程ID请使用pthread_equal(3C) 对两个线程的线程标识号进行比较。pthread_equal 语法int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);#include pthread.hpthread_t tid1, tid2;int ret;ret pthread_equal(tid1, tid2);pthread_equal 返回值如果tid1 和tid2 相等pthread_equal() 将返回非零值否则将返回零。如果tid1 或tid2 是无效的线程标识号则结果无法预测。初始化线程使用pthread_once(3C)可以在首次调用pthread_once 时调用初始化例程。以后调用pthread_once() 将不起作用。线程库36 多线程编程指南• 2006年10月pthread_once 语法int pthread_once(pthread_once_t *once_control,void (*init_routine)(void));#include pthread.hpthread_once_t once_control PTHREAD_ONCE_INIT;int ret;ret pthread_once(once_control, init_routine);once_control 参数用来确定是否已调用相关的初始化例程。pthread_once 返回值pthread_once() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_once() 将失败并返回相应的值。EINVAL描述: once_control 或init_routine 是NULL。停止执行线程使用sched_yield(3RT)可以使当前线程停止执行以便执行另一个具有相同或更高优先级的线程。sched_yield 语法int sched_yield(void);#include sched.hint ret;ret sched_yield();线程库第2 章• 基本线程编程37sched_yield 返回值sched_yield() 在成功完成之后返回零。否则返回-1并设置errno 以指示错误状态。ENOSYS描述: 本实现不支持sched_yield。设置线程的优先级请使用pthread_setschedparam(3C) 修改现有线程的优先级。此函数对于调度策略不起作用。pthread_setschedparam 语法int pthread_setschedparam(pthread_t tid, int policy,const struct sched_param *param);#include pthread.hpthread_t tid;int ret;struct sched_param param;int priority;/* sched_priority will be the priority of the thread */sched_param.sched_priority priority;policy SCHED_OTHER;/* scheduling parameters of target thread */ret pthread_setschedparam(tid, policy, param);线程库38 多线程编程指南• 2006年10月pthread_setschedparam 返回值pthread_setschedparam() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_setschedparam() 函数将失败并返回相应的值。EINVAL描述: 所设置属性的值无效。ENOTSUP描述: 尝试将该属性设置为不受支持的值。获取线程的优先级pthread_getschedparam(3C) 可用来获取现有线程的优先级。pthread_getschedparam 语法int pthread_getschedparam(pthread_t tid, int policy,struct schedparam *param);#include pthread.hpthread_t tid;sched_param param;int priority;int policy;int ret;/* scheduling parameters of target thread */ret pthread_getschedparam (tid, policy, param);/* sched_priority contains the priority of the thread */priority param.sched_priority;线程库第2 章• 基本线程编程39pthread_getschedparam 返回值pthread_getschedparam() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。ESRCH描述: tid 指定的值不引用现有的线程。向线程发送信号请使用pthread_kill(3C) 向线程发送信号。pthread_kill 语法int pthread_kill(thread_t tid, int sig);#include pthread.h#include signal.hint sig;pthread_t tid;int ret;ret pthread_kill(tid, sig);pthread_kill() 将信号sig 发送到由tid 指定的线程。tid 所指定的线程必须与调用线程在同一个进程中。sig 参数必须来自signal(5) 提供的列表。如果sig 为零将执行错误检查但并不实际发送信号。此错误检查可用来检查tid 的有效性。pthread_kill 返回值pthread_kill() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_kill() 将失败并返回相应的值。EINVAL描述: sig 是无效的信号量。ESRCH描述: 当前的进程中找不到tid。线程库40 多线程编程指南• 2006年10月访问调用线程的信号掩码请使用pthread_sigmask(3C) 更改或检查调用线程的信号掩码。pthread_sigmask 语法int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *new, sigset_t *old);#include pthread.h#include signal.hint ret;sigset_t old, new;ret pthread_sigmask(SIG_SETMASK, new, old); /* set new mask */ret pthread_sigmask(SIG_BLOCK, new, old); /* blocking mask */ret pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, new, old); /* unblocking */how 用来确定如何更改信号组。how 可以为以下值之一SIG_BLOCK。向当前的信号掩码中添加new其中new 表示要阻塞的信号组。SIG_UNBLOCK。从当前的信号掩码中删除new其中new 表示要取消阻塞的信号组。SIG_SETMASK。将当前的信号掩码替换为new其中new 表示新的信号掩码。当new 的值为NULL 时how 的值没有意义线程的信号掩码不发生变化。要查询当前已阻塞的信号请将NULL 值赋给new 参数。除非old 变量为NULL否则old 指向用来存储以前的信号掩码的空间。pthread_sigmask 返回值pthread_sigmask() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_sigmask() 将失败并返回相应的值。EINVAL描述: 未定义how 的值。安全地Fork请参见第146 页中的“解决方案 pthread_atfork”中有关pthread_atfork(3C) 的论述。线程库第2 章• 基本线程编程41pthread_atfork 语法int pthread_atfork(void (*prepare) (void), void (*parent) (void),void (*child) (void) );pthread_atfork 返回值pthread_atfork() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_atfork() 将失败并返回相应的值。ENOMEM描述: 表空间不足无法记录Fork 处理程序地址。终止线程请使用pthread_exit(3C) 终止线程。pthread_exit 语法void pthread_exit(void *status);#include pthread.hvoid *status;pthread_exit(status); /* exit with status */pthread_exit() 函数可用来终止调用线程。将释放所有线程特定数据绑定。如果调用线程尚未分离则线程ID 和status 指定的退出状态将保持不变直到应用程序调用pthread_join() 以等待该线程。否则将忽略status。线程ID 可以立即回收。有关线程分离的信息请参见第52 页中的“设置分离状态”。pthread_exit 返回值调用线程将终止退出状态设置为status 的内容。结束线程可通过以下方法来终止执行从线程的第一个最外面的过程返回使线程启动例程。请参见pthread_create。调用pthread_exit()提供退出状态。线程库42 多线程编程指南• 2006年10月使用POSIX 取消函数执行终止操作。请参见pthread_cancel()。线程的缺省行为是拖延直到其他线程通过joining 拖延线程确认其已死亡。此行为与非分离的缺省pthread_create() 属性相同请参见pthread_detach。join 的结果是joining 线程得到已终止线程的退出状态已终止的线程将消失。有一个重要的特殊情况即当初始线程即调用main() 的线程从main() 调用返回时或调用exit() 时整个进程及其所有的线程将终止。因此一定要确保初始线程不会从main()过早地返回。请注意如果主线程仅仅调用了pthread_exit则仅主线程本身终止。进程及进程内的其他线程将继续存在。所有线程都已终止时进程也将终止。取消线程取消操作允许线程请求终止其所在进程中的任何其他线程。不希望或不需要对一组相关的线程执行进一步操作时可以选择执行取消操作。取消线程的一个示例是异步生成取消条件例如用户请求关闭或退出正在运行的应用程序。另一个示例是完成由许多线程执行的任务。其中的某个线程可能最终完成了该任务而其他线程还在继续运行。由于正在运行的线程此时没有任何用处因此应当取消这些线程。取消点仅当取消操作安全时才应取消线程。pthreads 标准指定了几个取消点其中包括通过pthread_testcancel 调用以编程方式建立线程取消点。线程等待pthread_cond_wait 或pthread_cond_timedwait(3C) 中的特定条件出现。被sigwait(2) 阻塞的线程。一些标准的库调用。通常这些调用包括线程可基于其阻塞的函数。有关列表请参见cancellation(5) 手册页。缺省情况下将启用取消功能。有时您可能希望应用程序禁用取消功能。如果禁用取消功能则会导致延迟所有的取消请求直到再次启用取消请求。有关禁用取消功能的信息请参见第45 页中的“pthread_setcancelstate 语法”。放置取消点执行取消操作存在一定的危险。大多数危险都与完全恢复不变量和释放共享资源有关。取消线程时一定要格外小心否则可能会使互斥保留为锁定状态从而导致死锁。或者已取消的线程可能保留已分配的内存区域但是系统无法识别这一部分内存从而无法释放它。线程库第2 章• 基本线程编程43标准C 库指定了一个取消接口用于以编程方式允许或禁止取消功能。该库定义的取消点是一组可能会执行取消操作的点。该库还允许定义取消处理程序的范围以确保这些处理程序在预期的时间和位置运行。取消处理程序提供的清理服务可以将资源和状态恢复到与起点一致的状态。必须对应用程序有一定的了解才能放置取消点并执行取消处理程序。互斥肯定不是取消点只应当在必要时使之保留尽可能短的时间。请将异步取消区域限制在没有外部依赖性的序列因为外部依赖性可能会产生挂起的资源或未解决的状态条件。在从某个备用的嵌套取消状态返回时一定要小心地恢复取消状态。该接口提供便于进行恢复的功能pthread_setcancelstate(3C) 在所引用的变量中保留当前的取消状态pthread_setcanceltype(3C) 以同样的方式保留当前的取消类型。在以下三种不同的情况下可能会执行取消操作异步执行序列中按标准定义的各个点调用pthread_testcancel() 时缺省情况下仅在POSIX 标准可靠定义的点执行取消操作。无论何时都应注意资源和状态恢已复到与起点一致的状态。取消线程请使用pthread_cancel(3C) 取消线程。pthread_cancel 语法int pthread_cancel(pthread_t thread);#include pthread.hpthread_t thread;int ret;ret pthread_cancel(thread);取消请求的处理方式取决于目标线程的状态。状态由以下两个函数确定pthread_setcancelstate(3C) 和pthread_setcanceltype(3C)。线程库44 多线程编程指南• 2006年10月pthread_cancel 返回值pthread_cancel() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。ESRCH描述: 没有找到与给定线程ID 相对应的线程。启用或禁用取消功能请使用pthread_setcancelstate(3C) 启用或禁用线程取消功能。创建线程时缺省情况下线程取消功能处于启用状态。pthread_setcancelstate 语法int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);#include pthread.hint oldstate;int ret;/* enabled */ret pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, oldstate);/* disabled */ret pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, oldstate);pthread_setcancelstate 返回值pthread_setcancelstate() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_setcancelstate() 函数将失败并返回相应的值。EINVAL描述: 状态不是PTHREAD_CANCEL_ENABLE 或PTHREAD_CANCEL_DISABLE。线程库第2 章• 基本线程编程45设置取消类型使用pthread_setcanceltype(3C) 可以将取消类型设置为延迟或异步模式。pthread_setcanceltype 语法int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);#include pthread.hint oldtype;int ret;/* deferred mode */ret pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, oldtype);/* async mode*/ret pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, oldtype);创建线程时缺省情况下会将取消类型设置为延迟模式。在延迟模式下只能在取消点取消线程。在异步模式下可以在执行过程中的任意一点取消线程。因此建议不使用异步模式。pthread_setcanceltype 返回值pthread_setcanceltype() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 类型不是PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 或PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS。创建取消点请使用pthread_testcancel(3C) 为线程建立取消点。pthread_testcancel 语法void pthread_testcancel(void);线程库46 多线程编程指南• 2006年10月#include pthread.hpthread_testcancel();当线程取消功能处于启用状态且取消类型设置为延迟模式时pthread_testcancel() 函数有效。如果在取消功能处于禁用状态下调用pthread_testcancel()则该函数不起作用。请务必仅在线程取消操作安全的序列中插入pthread_testcancel()。除通过pthread_testcancel() 调用以编程方式建立的取消点以外pthread 标准还指定了几个取消点。有关更多详细信息请参见第43 页中的“取消点”。pthread_testcancel 返回值pthread_testcancel() 没有返回值。将处理程序推送到栈上使用清理处理程序可以将状态恢复到与起点一致的状态其中包括清理已分配的资源和恢复不变量。使用pthread_cleanup_push(3C) 和pthread_cleanup_pop(3C) 函数可以管理清理处理程序。在程序的同一词法域中可以推送和弹出清理处理程序。推送和弹出操作应当始终匹配否则会生成编译器错误。pthread_cleanup_push 语法请使用pthread_cleanup_push(3C) 将清理处理程序推送到清理栈(LIFO)。void pthread_cleanup_push(void(*routine)(void *), void *args);#include pthread.h/* push the handler routine on cleanup stack */pthread_cleanup_push (routine, arg);pthread_cleanup_push 返回值pthread_cleanup_push() 没有返回值。从栈中弹出处理程序请使用pthread_cleanup_pop(3C) 从清理栈中弹出清理处理程序。线程库第2 章• 基本线程编程47pthread_cleanup_pop 语法void pthread_cleanup_pop(int execute);#include pthread.h/* pop the func out of cleanup stack and execute func */pthread_cleanup_pop (1);/* pop the func and DONT execute func */pthread_cleanup_pop (0);如果弹出函数中的参数为非零值则会从栈中删除该处理程序并执行该处理程序。如果该参数为零则会弹出该处理程序而不执行它。线程显式或隐式调用pthread_exit(3C) 时或线程接受取消请求时会使用非零参数有效地调用pthread_cleanup_pop()。pthread_cleanup_pop 返回值pthread_cleanup_pop() 没有返回值。线程库48 多线程编程指南• 2006年10月线程属性前面一章介绍了使用缺省属性创建线程的基本原理。本章论述如何在创建线程时设置属性。注– 只有pthreads 使用属性和取消功能。本章中介绍的API 仅适用于POSIX 线程。除此之外Solaris 线程和pthreads 的功能大致是相同的。有关相似和不同之处的更多信息请参见第8 章。属性对象通过设置属性可以指定一种不同于缺省行为的行为。使用pthread_create(3C) 创建线程时或初始化同步变量时可以指定属性对象。缺省值通常就足够了。属性对象是不透明的而且不能通过赋值直接进行修改。系统提供了一组函数用于初始化、配置和销毁每种对象类型。初始化和配置属性后属性便具有进程范围的作用域。使用属性时最好的方法即是在程序执行早期一次配置好所有必需的状态规范。然后根据需要引用相应的属性对象。使用属性对象具有两个主要优点。使用属性对象可增加代码可移植性。即使支持的属性可能会在实现之间有所变化但您不需要修改用于创建线程实体的函数调用。这些函数调用不需要进行修改因为属性对象是隐藏在接口之后的。如果目标系统支持的属性在当前系统中不存在则必须显式提供才能管理新的属性。管理这些属性是一项非常容易的移植任务因为只需在明确定义的位置初始化属性对象一次即可。应用程序中的状态规范已被简化。例如假设进程中可能存在多组线程。每组线程都提供单独的服务。每组线程都有各自的状态要求。3第3 章49在应用程序执行初期的某一时间可以针对每组线程初始化线程属性对象。以后所有线程的创建都会引用已经为这类线程初始化的属性对象。初始化阶段是简单和局部的。将来就可以快速且可靠地进行任何修改。在进程退出时需要注意属性对象。初始化对象时将为该对象分配内存。必须将此内存返回给系统。pthreads 标准提供了用于销毁属性对象的函数调用。初始化属性请使用pthread_attr_init(3C) 将对象属性初始化为其缺省值。存储空间是在执行期间由线程系统分配的。pthread_attr_init 语法int pthread_attr_init(pthread_attr_t *tattr);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int ret;/* initialize an attribute to the default value */ret pthread_attr_init(tattr);表3–1 给出了属性(tattr) 的缺省值。表3–1 tattr 的缺省属性值属性值结果scope PTHREAD_SCOPE_PROCESS 新线程与进程中的其他线程发生竞争。detachstate PTHREAD_CREATE_JOINABLE 线程退出后保留完成状态和线程ID。stackaddr NULL 新线程具有系统分配的栈地址。stacksize 0 新线程具有系统定义的栈大小。priority 0 新线程的优先级为0。属性对象50 多线程编程指南• 2006年10月表3–1 tattr 的缺省属性值续属性值结果inheritsched PTHREAD_EXPLICIT_SCHED 新线程不继承父线程调度优先级。schedpolicy SCHED_OTHER 新线程对同步对象争用使用Solaris 定义的固定优先级。线程将一直运行直到被抢占或者直到线程阻塞或停止为止。pthread_attr_init 返回值pthread_attr_init() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。ENOMEM描述: 如果未分配足够的内存来初始化线程属性对象将返回该值。销毁属性请使用pthread_attr_destroy(3C) 删除初始化期间分配的存储空间。属性对象将会无效。pthread_attr_destroy 语法int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *tattr);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int ret;/* destroy an attribute */ret pthread_attr_destroy(tattr);pthread_attr_destroy 返回值pthread_attr_destroy() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 指示tattr 的值无效。属性对象第3 章• 线程属性51设置分离状态如果创建分离线程(PTHREAD_CREATE_DETACHED)则该线程一退出便可重用其线程ID 和其他资源。如果调用线程不准备等待线程退出请使用pthread_attr_setdetachstate(3C)。pthread_attr_setdetachstate(3C) 语法int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *tattr,int detachstate);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int ret;/* set the thread detach state */ret pthread_attr_setdetachstate(tattr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);如果使用PTHREAD_CREATE_JOINABLE 创建非分离线程则假设应用程序将等待线程完成。也就是说程序将对线程执行pthread_join()。无论是创建分离线程还是非分离线程在所有线程都退出之前进程不会退出。有关从main() 提前退出而导致的进程终止的讨论请参见第42 页中的“结束”。注– 如果未执行显式同步来防止新创建的分离线程失败则在线程创建者从pthread_create() 返回之前可以将其线程ID 重新分配给另一个新线程。非分离线程在终止后必须要有一个线程用join 来等待它。否则不会释放该线程的资源以供新线程使用而这通常会导致内存泄漏。因此如果不希望线程被等待请将该线程作为分离线程来创建。示例3–1创建分离线程#include pthread.hpthread_attr_t tattr;pthread_t tid;void *start_routine;属性对象52 多线程编程指南• 2006年10月示例3–1 创建分离线程续void argint ret;/* initialized with default attributes */ret pthread_attr_init (tattr);ret pthread_attr_setdetachstate (tattr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);ret pthread_create (tid, tattr, start_routine, arg);pthread_attr_setdetachstate 返回值pthread_attr_setdetachstate() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 指示detachstate 或tattr 的值无效。获取分离状态请使用pthread_attr_getdetachstate(3C) 检索线程创建状态可以为分离或连接。pthread_attr_getdetachstate 语法int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *tattr,int *detachstate;#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int detachstate;int ret;属性对象第3 章• 线程属性53/* get detachstate of thread */ret pthread_attr_getdetachstate (tattr, detachstate);pthread_attr_getdetachstate 返回值pthread_attr_getdetachstate() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 指示detachstate 的值为NULL 或tattr 无效。设置栈溢出保护区大小pthread_attr_setguardsize(3C) 可以设置attr 对象的guardsize。pthread_attr_setguardsize(3C) 语法#include pthread.hint pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize);出于以下两个原因为应用程序提供了guardsize 属性溢出保护可能会导致系统资源浪费。如果应用程序创建大量线程并且已知这些线程永远不会溢出其栈则可以关闭溢出保护区。通过关闭溢出保护区可以节省系统资源。线程在栈上分配大型数据结构时可能需要较大的溢出保护区来检测栈溢出。guardsize 参数提供了对栈指针溢出的保护。如果创建线程的栈时使用了保护功能则实现会在栈的溢出端分配额外内存。此额外内存的作用与缓冲区一样可以防止栈指针的栈溢出。如果应用程序溢出到此缓冲区中这个错误可能会导致SIGSEGV 信号被发送给该线程。如果guardsize 为零则不会为使用attr 创建的线程提供溢出保护区。如果guardsize 大于零则会为每个使用attr 创建的线程提供大小至少为guardsize 字节的溢出保护区。缺省情况下线程具有实现定义的非零溢出保护区。允许合乎惯例的实现将guardsize 的值向上舍入为可配置的系统变量PAGESIZE 的倍数。请参见sys/mman.h 中的PAGESIZE。如果实现将guardsize 的值向上舍入为PAGESIZE 的倍数则以guardsize先前调用pthread_attr_setguardsize() 时指定的溢出保护区大小为单位存储对指定attr 的pthread_attr_getguardsize() 的调用。pthread_attr_setguardsize 返回值如果出现以下情况pthread_attr_setguardsize() 将失败属性对象54 多线程编程指南• 2006年10月EINVAL描述: 参数attr 无效参数guardsize 无效或参数guardsize 包含无效值。获取栈溢出保护区大小pthread_attr_getguardsize(3C) 可以获取attr 对象的guardsize。pthread_attr_getguardsize 语法#include pthread.hint pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *attr,size_t *guardsize);允许一致的实现将guardsize 中包含的值向上舍入为可配置系统变量PAGESIZE 的倍数。请参见sys/mman.h 中的PAGESIZE。如果实现将guardsize 的值向上舍入为PAGESIZE 的倍数则以guardsize先前调用pthread_attr_setguardsize() 时指定的溢出保护区大小为单位存储对指定attr 的pthread_attr_getguardsize() 的调用。pthread_attr_getguardsize 返回值如果出现以下情况pthread_attr_getguardsize() 将失败EINVAL描述: 参数attr 无效参数guardsize 无效或参数guardsize 包含无效值。设置范围请使用pthread_attr_setscope(3C) 建立线程的争用范围PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 或PTHREAD_SCOPE_PROCESS。使用PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 时此线程将与系统中的所有线程进行竞争。使用PTHREAD_SCOPE_PROCESS 时此线程将与进程中的其他线程进行竞争。注– 只有在给定进程中才能访问这两种线程类型。pthread_attr_setscope 语法int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *tattr,int scope);#include pthread.h属性对象第3 章• 线程属性55pthread_attr_t tattr;int ret;/* bound thread */ret pthread_attr_setscope(tattr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);/* unbound thread */ret pthread_attr_setscope(tattr, PTHREAD_SCOPE_PROCESS);本示例使用三个函数调用用于初始化属性的调用、用于根据缺省属性设置所有变体的调用以及用于创建pthreads 的调用。#include pthread.hpthread_attr_t attr;pthread_t tid;void start_routine;void arg;int ret;/* initialized with default attributes */ret pthread_attr_init (tattr);/* BOUND behavior */ret pthread_attr_setscope(tattr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);ret pthread_create (tid, tattr, start_routine, arg);属性对象56 多线程编程指南• 2006年10月pthread_attr_setscope 返回值pthread_attr_setscope() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 尝试将tattr 设置为无效的值。获取范围请使用pthread_attr_getscope(3C) 检索线程范围。pthread_attr_getscope 语法int pthread_attr_getscope(pthread_attr_t *tattr, int *scope);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int scope;int ret;/* get scope of thread */ret pthread_attr_getscope(tattr, scope);pthread_attr_getscope 返回值pthread_attr_getscope() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: scope 的值为NULL 或tattr 无效。设置线程并行级别针对标准符合性提供了pthread_setconcurrency(3C)。应用程序使用pthread_setconcurrency() 通知系统其所需的并发级别。对于Solaris 9 发行版中引入的线程实现此接口没有任何作用所有可运行的线程都将被连接到LWP。属性对象第3 章• 线程属性57pthread_setconcurrency 语法#include pthread.hint pthread_setconcurrency(int new_level);pthread_setconcurrency 返回值如果出现以下情况pthread_setconcurrency() 将失败EINVAL描述: new_level 指定的值为负数。EAGAIN描述: new_level 指定的值将导致系统资源不足。获取线程并行级别pthread_getconcurrency(3C) 返回先前调用pthread_setconcurrency() 时设置的值。pthread_getconcurrency 语法#include pthread.hint pthread_getconcurrency(void);如果以前未调用pthread_setconcurrency() 函数则pthread_getconcurrency() 将返回零。pthread_getconcurrency 返回值pthread_getconcurrency() 始终会返回先前调用pthread_setconcurrency() 时设置的并发级别。如果从未调用pthread_setconcurrency()则pthread_getconcurrency() 将返回零。设置调度策略请使用pthread_attr_setschedpolicy(3C) 设置调度策略。POSIX 标准指定SCHED_FIFO先入先出、SCHED_RR循环或SCHED_OTHER实现定义的方法的调度策略属性。pthread_attr_setschedpolicy(3C) 语法int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *tattr, int policy);属性对象58 多线程编程指南• 2006年10月#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int policy;int ret;/* set the scheduling policy to SCHED_OTHER */ret pthread_attr_setschedpolicy(tattr, SCHED_OTHER);SCHED_FIFO如果调用进程具有有效的用户ID 0则争用范围为系统(PTHREAD_SCOPE_SYSTEM) 的先入先出线程属于实时(RT) 调度类。如果这些线程未被优先级更高的线程抢占则会继续处理该线程直到该线程放弃或阻塞为止。对于具有进程争用范围(PTHREAD_SCOPE_PROCESS)) 的线程或其调用进程没有有效用户ID 0 的线程请使用SCHED_FIFO。SCHED_FIFO 基于TS 调度类。SCHED_RR如果调用进程具有有效的用户ID 0则争用范围为系统(PTHREAD_SCOPE_SYSTEM)) 的循环线程属于实时(RT) 调度类。如果这些线程未被优先级更高的线程抢占并且这些线程没有放弃或阻塞则在系统确定的时间段内将一直执行这些线程。对于具有进程争用范围(PTHREAD_SCOPE_PROCESS) 的线程请使用SCHED_RR基于TS 调度类。此外这些线程的调用进程没有有效的用户ID 0。SCHED_FIFO 和SCHED_RR 在POSIX 标准中是可选的而且仅用于实时线程。有关调度的论述请参见第19 页中的“线程调度”一节。pthread_attr_setschedpolicy 返回值pthread_attr_setschedpolicy() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 尝试将tattr 设置为无效的值。ENOTSUP描述: 尝试将该属性设置为不受支持的值。获取调度策略请使用pthread_attr_getschedpolicy(3C) 检索调度策略。属性对象第3 章• 线程属性59pthread_attr_getschedpolicy 语法int pthread_attr_getschedpolicy(pthread_attr_t *tattr, int *policy);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int policy;int ret;/* get scheduling policy of thread */ret pthread_attr_getschedpolicy (tattr, policy);pthread_attr_getschedpolicy 返回值pthread_attr_getschedpolicy() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数policy 为NULL 或tattr 无效。设置继承的调度策略请使用pthread_attr_setinheritsched(3C) 设置继承的调度策略。pthread_attr_setinheritsched 语法int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *tattr, int inherit);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int inherit;int ret;属性对象60 多线程编程指南• 2006年10月/* use the current scheduling policy */ret pthread_attr_setinheritsched(tattr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);inherit 值PTHREAD_INHERIT_SCHED 表示新建的线程将继承创建者线程中定义的调度策略。将忽略在pthread_create() 调用中定义的所有调度属性。如果使用缺省值PTHREAD_EXPLICIT_SCHED则将使用pthread_create() 调用中的属性。pthread_attr_setinheritsched 返回值pthread_attr_setinheritsched() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 尝试将tattr 设置为无效的值。ENOTSUP描述: 尝试将属性设置为不受支持的值。获取继承的调度策略pthread_attr_getinheritsched(3C) 将返回由pthread_attr_setinheritsched() 设置的调度策略。pthread_attr_getinheritsched 语法int pthread_attr_getinheritsched(pthread_attr_t *tattr, int *inherit);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int inherit;int ret;/* get scheduling policy and priority of the creating thread */ret pthread_attr_getinheritsched (tattr, inherit);属性对象第3 章• 线程属性61pthread_attr_getinheritsched 返回值pthread_attr_getinheritsched() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数inherit 为NULL 或tattr 无效。设置调度参数pthread_attr_setschedparam(3C) 可以设置调度参数。pthread_attr_setschedparam 语法int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *tattr,const struct sched_param *param);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;int newprio;sched_param param;newprio 30;/* set the priority; others are unchanged */param.sched_priority newprio;/* set the new scheduling param */ret pthread_attr_setschedparam (tattr, param);调度参数是在param 结构中定义的。仅支持优先级参数。新创建的线程使用此优先级运行。属性对象62 多线程编程指南• 2006年10月pthread_attr_setschedparam 返回值pthread_attr_setschedparam() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: param 的值为NULL 或tattr 无效。可以采用两种方式之一来管理pthreads 优先级创建子线程之前可以设置优先级属性可以更改父线程的优先级然后再将该优先级改回来获取调度参数pthread_attr_getschedparam(3C) 将返回由pthread_attr_setschedparam() 定义的调度参数。pthread_attr_getschedparam 语法int pthread_attr_getschedparam(pthread_attr_t *tattr,const struct sched_param *param);#include pthread.hpthread_attr_t attr;struct sched_param param;int ret;/* get the existing scheduling param */ret pthread_attr_getschedparam (tattr, param);使用指定的优先级创建线程创建线程之前可以设置优先级属性。将使用在sched_param 结构中指定的新优先级创建子线程。此结构还包含其他调度信息。创建子线程时建议执行以下操作获取现有参数属性对象第3 章• 线程属性63更改优先级创建子线程恢复原始优先级创建具有优先级的线程的示例示例3–2 给出了使用不同于其父线程优先级的优先级创建子线程的示例。示例3–2创建具有优先级的线程#include pthread.h#include sched.hpthread_attr_t tattr;pthread_t tid;int ret;int newprio 20;sched_param param;/* initialized with default attributes */ret pthread_attr_init (tattr);/* safe to get existing scheduling param */ret pthread_attr_getschedparam (tattr, param);/* set the priority; others are unchanged */param.sched_priority newprio;/* setting the new scheduling param */属性对象64 多线程编程指南• 2006年10月示例3–2 创建具有优先级的线程续ret pthread_attr_setschedparam (tattr, param);/* with new priority specified */ret pthread_create (tid, tattr, func, arg);pthread_attr_getschedparam 返回值pthread_attr_getschedparam() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: param 的值为NULL 或tattr 无效。设置栈大小pthread_attr_setstacksize(3C) 可以设置线程栈大小。pthread_attr_setstacksize 语法int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *tattr,size_t size);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;size_t size;int ret;size (PTHREAD_STACK_MIN 0x4000);/* setting a new size */ret pthread_attr_setstacksize(tattr, size);属性对象第3 章• 线程属性65stacksize 属性定义系统分配的栈大小以字节为单位。size 不应小于系统定义的最小栈大小。有关更多信息请参见第67 页中的“关于栈”。size 包含新线程使用的栈的字节数。如果size 为零则使用缺省大小。在大多数情况下零值最适合。PTHREAD_STACK_MIN 是启动线程所需的栈空间量。此栈空间没有考虑执行应用程序代码所需的线程例程要求。pthread_attr_setstacksize 返回值pthread_attr_setstacksize() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: size 值小于PTHREAD_STACK_MIN或超出了系统强加的限制或者tattr 无效。获取栈大小pthread_attr_getstacksize(3C) 将返回由pthread_attr_setstacksize() 设置的栈大小。pthread_attr_getstacksize 语法int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *tattr,size_t *size);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;size_t size;int ret;/* getting the stack size */ret pthread_attr_getstacksize(tattr, size);属性对象66 多线程编程指南• 2006年10月pthread_attr_getstacksize 返回值pthread_attr_getstacksize() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: tattr 无效。关于栈通常线程栈是从页边界开始的。任何指定的大小都被向上舍入到下一个页边界。不具备访问权限的页将被附加到栈的溢出端。大多数栈溢出都会导致将SIGSEGV 信号发送到违例线程。将直接使用调用方分配的线程栈而不进行修改。指定栈时还应使用PTHREAD_CREATE_JOINABLE 创建线程。在该线程的pthread_join(3C) 调用返回之前不会释放该栈。在该线程终止之前不会释放该线程的栈。了解这类线程是否已终止的唯一可靠方式是使用pthread_join(3C)。为线程分配栈空间一般情况下不需要为线程分配栈空间。系统会为每个线程的栈分配1MB对于32 位系统或2MB对于64 位系统的虚拟内存而不保留任何交换空间。系统将使用mmap()的MAP_NORESERVE 选项来进行分配。系统创建的每个线程栈都具有红色区域。系统通过将页附加到栈的溢出端来创建红色区域从而捕获栈溢出。此类页无效而且会导致内存访问时故障。红色区域将被附加到所有自动分配的栈无论大小是由应用程序指定还是使用缺省大小。注– 对于库调用和动态链接运行时栈要求有所变化。应绝对确定指定的栈满足库调用和动态链接的运行时要求。极少数情况下需要指定栈和/或栈大小。甚至专家也很难了解是否指定了正确的大小。甚至符合ABI 标准的程序也不能静态确定其栈大小。栈大小取决于执行中特定运行时环境的需要。生成自己的栈指定线程栈大小时必须考虑被调用函数以及每个要调用的后续函数的分配需求。需要考虑的因素应包括调用序列需求、局部变量和信息结构。有时您需要与缺省栈略有不同的栈。典型的情况是线程需要的栈大小大于缺省栈大小。而不太典型的情况是缺省大小太大。您可能正在使用不足的虚拟内存创建数千个线程进而处理数千个缺省线程栈所需的数千兆字节的栈空间。对栈的最大大小的限制通常较为明显但对其最小大小的限制如何呢必须存在足够的栈空间来处理推入栈的所有栈帧及其局部变量等。属性对象第3 章• 线程属性67要获取对栈大小的绝对最小限制请调用宏PTHREAD_STACK_MIN。PTHREAD_STACK_MIN 宏将针对执行NULL 过程的线程返回所需的栈空间量。有用的线程所需的栈大小大于最小栈大小因此缩小栈大小时应非常谨慎。#include pthread.hpthread_attr_t tattr;pthread_t tid;int ret;size_t size PTHREAD_STACK_MIN 0x4000;/* initialized with default attributes */ret pthread_attr_init(tattr);/* setting the size of the stack also */ret pthread_attr_setstacksize(tattr, size);/* only size specified in tattr*/ret pthread_create(tid, tattr, start_routine, arg);设置栈地址和大小pthread_attr_setstack(3C) 可以设置线程栈地址和大小。pthread_attr_setstack(3C) 语法int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *tattr,void *stackaddr,size_t stacksize);属性对象68 多线程编程指南• 2006年10月#include pthread.hpthread_attr_t tattr;void *base;size_t size;int ret;base (void *) malloc(PTHREAD_STACK_MIN 0x4000);/* setting a new address and size */ret pthread_attr_setstack(tattr, base,PTHREAD_STACK_MIN 0x4000);stackaddr 属性定义线程栈的基准低位地址。stacksize 属性指定栈的大小。如果将stackaddr 设置为非空值而不是缺省的NULL则系统将在该地址初始化栈假设大小为stacksize。base 包含新线程使用的栈的地址。如果base 为NULL则pthread_create(3C) 将为大小至少为stacksize 字节的新线程分配栈。pthread_attr_setstack(3C) 返回值pthread_attr_setstack() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: base 或tattr 的值不正确。stacksize 的值小于PTHREAD_STACK_MIN。以下示例说明如何使用自定义栈地址和大小来创建线程。#include pthread.hpthread_attr_t tattr;pthread_t tid;int ret;属性对象第3 章• 线程属性69void *stackbase;size_t size;/* initialized with default attributes */ret pthread_attr_init(tattr);/* setting the base address and size of the stack */ret pthread_attr_setstack(tattr, stackbase,size);/* address and size specified */ret pthread_create(tid, tattr, func, arg);获取栈地址和大小pthread_attr_getstack(3C) 将返回由pthread_attr_setstack() 设置的线程栈地址和大小。pthread_attr_getstack 语法int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *tattr,void * *stackaddr,size_t *stacksize);#include pthread.hpthread_attr_t tattr;void *base;size_t size;int ret;属性对象70 多线程编程指南• 2006年10月/* getting a stack address and size */ret pthread_attr_getstackaddr (tattr, base, size);pthread_attr_getstack 返回值pthread_attr_getstackaddr() 成功完成后将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: tattr 的值不正确。属性对象第3 章• 线程属性7172用同步对象编程本章介绍了可用于线程的同步类型还说明了使用同步的时间和方法。第74 页中的“互斥锁属性”第89 页中的“使用互斥锁”第102 页中的“条件变量属性”第106 页中的“使用条件变量”第121 页中的“使用信号进行同步”第130 页中的“读写锁属性”第80 页中的“设置互斥锁属性的协议”第138 页中的“跨进程边界同步”第141 页中的“比较元语”同步对象是内存中的变量可以按照与访问数据完全相同的方式对其进行访问。不同进程中的线程可以通过放在由线程控制的共享内存中的同步对象互相通信。尽管不同进程中的线程通常互不可见但这些线程仍可以互相通信。同步对象还可以放在文件中。同步对象可以比创建它的进程具有更长的生命周期。同步对象具有以下可用类型互斥锁条件变量读写锁信号同步的作用包括以下方面同步是确保共享数据一致性的唯一方法。两个或多个进程中的线程可以合用一个同步对象。由于重新初始化同步对象会将对象的状态设置为解除锁定因此应仅由其中的一个协作进程来初始化同步对象。同步可确保可变数据的安全性。进程可以映射文件并指示该进程中的线程获取记录锁。一旦获取了记录锁映射此文件的任何进程中尝试获取该锁的任何线程都会被阻塞直到释放该锁为止。4第4 章73访问一个基本类型变量如整数时可以针对一个内存负荷使用多个存储周期。如果整数没有与总线数据宽度对齐或者大于数据宽度则会使用多个存储周期。尽管这种整数不对齐现象不会出现在SPARC® Platform Edition 体系结构上但是可移植的程序却可能会出现对齐问题。注– 在32 位体系结构上long long 不是原子类型。原子操作不能划分成更小的操作。long long 可作为两个32 位值进行读写。类型int、char、float 和指针在SPARC PlatformEdition 计算机和Intel 体系结构的计算机上是原子类型。互斥锁属性使用互斥锁互斥可以使线程按顺序执行。通常互斥锁通过确保一次只有一个线程执行代码的临界段来同步多个线程。互斥锁还可以保护单线程代码。要更改缺省的互斥锁属性可以对属性对象进行声明和初始化。通常互斥锁属性会设置在应用程序开头的某个位置以便可以快速查找和轻松修改。表4–1 列出了用来处理互斥锁属性的函数。表4–1互斥锁属性例程操作相关函数说明初始化互斥锁属性对象第75 页中的“pthread_mutexattr_init 语法”销毁互斥锁属性对象第76 页中的“pthread_mutexattr_destroy 语法”设置互斥锁范围第77 页中的“pthread_mutexattr_setpshared 语法”获取互斥锁范围第78 页中的“pthread_mutexattr_getpshared 语法”设置互斥锁的类型属性第78 页中的“pthread_mutexattr_settype 语法”获取互斥锁的类型属性第79 页中的“pthread_mutexattr_gettype 语法”设置互斥锁属性的协议第80 页中的“pthread_mutexattr_setprotocol 语法”获取互斥锁属性的协议第82 页中的“pthread_mutexattr_getprotocol 语法”设置互斥锁属性的优先级上限第83 页中的“pthread_mutexattr_setprioceiling 语法”获取互斥锁属性的优先级上限第84 页中的“pthread_mutexattr_getprioceiling 语法”设置互斥锁的优先级上限第85 页中的“pthread_mutex_setprioceiling 语法”获取互斥锁的优先级上限第86 页中的“pthread_mutex_getprioceiling 语法”设置互斥锁的强健属性第86 页中的“pthread_mutexattr_setrobust_np 语法”互斥锁属性74 多线程编程指南• 2006年10月表4–1 互斥锁属性例程续操作相关函数说明获取互斥锁的强健属性第88 页中的“pthread_mutexattr_getrobust_np 语法”表4–2 中显示了在定义互斥范围时Solaris 线程和POSIX 线程之间的差异。表4–2互斥锁范围比较Solaris POSIX 定义USYNC_PROCESS PTHREAD_PROCESS_SHARED 用于同步该进程和其他进程中的线程USYNC_PROCESS_ROBUST 无POSIX 等效项用于在进程间可靠地同步线程USYNC_THREAD PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 用于仅同步该进程中的线程初始化互斥锁属性对象使用pthread_mutexattr_init(3C) 可以将与互斥锁对象相关联的属性初始化为其缺省值。在执行过程中线程系统会为每个属性对象分配存储空间。pthread_mutexattr_init 语法int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *mattr);#include pthread.hpthread_mutexattr_t mattr;int ret;/* initialize an attribute to default value */ret pthread_mutexattr_init(mattr);调用此函数时pshared 属性的缺省值为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。该值表示可以在进程内使用经过初始化的互斥锁。mattr 的类型为opaque其中包含一个由系统分配的属性对象。mattr 范围可能的值为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 和PTHREAD_PROCESS_SHARED。PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 是缺省值。互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程75对于互斥锁属性对象必须首先通过调用pthread_mutexattr_destroy(3C) 将其销毁才能重新初始化该对象。pthread_mutexattr_init() 调用会导致分配类型为opaque 的对象。如果未销毁该对象则会导致内存泄漏。pthread_mutexattr_init 返回值pthread_mutexattr_init() 成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。ENOMEM描述: 内存不足无法初始化互斥锁属性对象。销毁互斥锁属性对象pthread_mutexattr_destroy(3C) 可用来取消分配用于维护pthread_mutexattr_init() 所创建的属性对象的存储空间。pthread_mutexattr_destroy 语法int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *mattr)#include pthread.hpthread_mutexattr_t mattr;int ret;/* destroy an attribute */ret pthread_mutexattr_destroy(mattr);pthread_mutexattr_destroy 返回值pthread_mutexattr_destroy() 成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 由mattr 指定的值无效。设置互斥锁的范围pthread_mutexattr_setpshared(3C) 可用来设置互斥锁变量的作用域。互斥锁属性76 多线程编程指南• 2006年10月pthread_mutexattr_setpshared 语法int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *mattr,int pshared);#include pthread.hpthread_mutexattr_t mattr;int ret;ret pthread_mutexattr_init(mattr);/** resetting to its default value: private*/ret pthread_mutexattr_setpshared(mattr,PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);互斥锁变量可以是进程专用的进程内变量也可以是系统范围内的进程间变量。要在多个进程中的线程之间共享互斥锁可以在共享内存中创建互斥锁并将pshared 属性设置为PTHREAD_PROCESS_SHARED。此行为与最初的Solaris 线程实现中mutex_init() 中的USYNC_PROCESS 标志等效。如果互斥锁的pshared 属性设置为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE则仅有那些由同一个进程创建的线程才能够处理该互斥锁。pthread_mutexattr_setpshared 返回值pthread_mutexattr_setpshared() 成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 由mattr 指定的值无效。获取互斥锁的范围pthread_mutexattr_getpshared(3C) 可用来返回由pthread_mutexattr_setpshared() 定义的互斥锁变量的范围。互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程77pthread_mutexattr_getpshared 语法int pthread_mutexattr_getpshared(pthread_mutexattr_t *mattr,int *pshared);#include pthread.hpthread_mutexattr_t mattr;int pshared, ret;/* get pshared of mutex */ret pthread_mutexattr_getpshared(mattr, pshared);此函数可为属性对象mattr 获取pshared 的当前值。该值为PTHREAD_PROCESS_SHARED 或PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。pthread_mutexattr_getpshared 返回值pthread_mutexattr_getpshared() 成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 由mattr 指定的值无效。设置互斥锁类型的属性pthread_mutexattr_settype(3C) 可用来设置互斥锁的type 属性。pthread_mutexattr_settype 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr , int type);类型属性的缺省值为PTHREAD_MUTEX_DEFAULT。type 参数指定互斥锁的类型。以下列出了有效的互斥锁类型互斥锁属性78 多线程编程指南• 2006年10月PTHREAD_MUTEX_NORMAL描述: 此类型的互斥锁不会检测死锁。如果线程在不首先解除互斥锁的情况下尝试重新锁定该互斥锁则会产生死锁。尝试解除由其他线程锁定的互斥锁会产生不确定的行为。如果尝试解除锁定的互斥锁未锁定则会产生不确定的行为。PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK描述: 此类型的互斥锁可提供错误检查。如果线程在不首先解除锁定互斥锁的情况下尝试重新锁定该互斥锁则会返回错误。如果线程尝试解除锁定的互斥锁已经由其他线程锁定则会返回错误。如果线程尝试解除锁定的互斥锁未锁定则会返回错误。PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE描述: 如果线程在不首先解除锁定互斥锁的情况下尝试重新锁定该互斥锁则可成功锁定该互斥锁。与PTHREAD_MUTEX_NORMAL 类型的互斥锁不同对此类型互斥锁进行重新锁定时不会产生死锁情况。多次锁定互斥锁需要进行相同次数的解除锁定才可以释放该锁然后其他线程才能获取该互斥锁。如果线程尝试解除锁定的互斥锁已经由其他线程锁定则会返回错误。如果线程尝试解除锁定的互斥锁未锁定则会返回错误。PTHREAD_MUTEX_DEFAULT描述: 如果尝试以递归方式锁定此类型的互斥锁则会产生不确定的行为。对于不是由调用线程锁定的此类型互斥锁如果尝试对它解除锁定则会产生不确定的行为。对于尚未锁定的此类型互斥锁如果尝试对它解除锁定也会产生不确定的行为。允许在实现中将该互斥锁映射到其他互斥锁类型之一。对于Solaris 线程PTHREAD_PROCESS_DEFAULT会映射到PTHREAD_PROCESS_NORMAL。pthread_mutexattr_settype 返回值如果运行成功pthread_mutexattr_settype 函数会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EINVAL描述: 值为type 无效。EINVAL描述: attr 指定的值无效。获取互斥锁的类型属性pthread_mutexattr_gettype(3C) 可用来获取由pthread_mutexattr_settype() 设置的互斥锁的type 属性。pthread_mutexattr_gettype 语法#include pthread.h互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程79int pthread_mutexattr_gettype(pthread_mutexattr_t *attr , int *type);类型属性的缺省值为PTHREAD_MUTEX_DEFAULT。type 参数指定互斥锁的类型。有效的互斥锁类型包括PTHREAD_MUTEX_NORMALPTHREAD_MUTEX_ERRORCHECKPTHREAD_MUTEX_RECURSIVEPTHREAD_MUTEX_DEFAULT有关每种类型的说明请参见第78 页中的“pthread_mutexattr_settype 语法”。pthread_mutexattr_gettype 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_gettype() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。设置互斥锁属性的协议pthread_mutexattr_setprotocol(3C) 可用来设置互斥锁属性对象的协议属性。pthread_mutexattr_setprotocol 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_setprotocol(pthread_mutexattr_t *attr, int protocol);attr 指示以前调用pthread_mutexattr_init() 时创建的互斥锁属性对象。protocol 可定义应用于互斥锁属性对象的协议。pthread.h 中定义的protocol 可以是以下值之一PTHREAD_PRIO_NONE、PTHREAD_PRIO_INHERIT 或PTHREAD_PRIO_PROTECT。PTHREAD_PRIO_NONE线程的优先级和调度不会受到互斥锁拥有权的影响。PTHREAD_PRIO_INHERIT此协议值如thrd1会影响线程的优先级和调度。如果更高优先级的线程因thrd1 所拥有的一个或多个互斥锁而被阻塞而这些互斥锁是用PTHREAD_PRIO_INHERIT 初始化的则thrd1 将以高于它的优先级或者所有正在等待这些互斥锁这些互斥锁是thrd1指所拥有的互斥锁的线程的最高优先级运行。如果thrd1 因另一个线程(thrd3) 拥有的互斥锁而被阻塞则相同的优先级继承效应会以递归方式传播给thrd3。互斥锁属性80 多线程编程指南• 2006年10月使用PTHREAD_PRIO_INHERIT 可以避免优先级倒置。低优先级的线程持有较高优先级线程所需的锁时便会发生优先级倒置。只有在较低优先级的线程释放该锁之后较高优先级的线程才能继续使用该锁。设置PTHREAD_PRIO_INHERIT以便按与预期的优先级相反的优先级处理每个线程。如果为使用协议属性值PTHREAD_PRIO_INHERIT 初始化的互斥锁定义了_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT则互斥锁的属主失败时会执行以下操作。属主失败时的行为取决于pthread_mutexattr_setrobust_np() 的robustness 参数的值。解除锁定互斥锁。互斥锁的下一个属主将获取该互斥锁并返回错误EOWNERDEAD。互斥锁的下一个属主会尝试使该互斥锁所保护的状态一致。如果上一个属主失败则状态可能会不一致。如果属主成功使状态保持一致则可针对该互斥锁调用pthread_mutex_init() 并解除锁定该互斥锁。注– 如果针对以前初始化的但尚未销毁的互斥锁调用pthread_mutex_init()则该互斥锁不会重新初始化。如果属主无法使状态保持一致请勿调用pthread_mutex_init()而是解除锁定该互斥锁。在这种情况下所有等待的线程都将被唤醒。以后对pthread_mutex_lock()的所有调用将无法获取互斥锁并将返回错误代码ENOTRECOVERABLE。现在通过调用pthread_mutex_destroy() 来取消初始化该互斥锁即可使其状态保持一致。调用pthread_mutex_init() 可重新初始化互斥锁。如果已获取该锁的线程失败并返回EOWNERDEAD则下一个属主将获取该锁及错误代码EOWNERDEAD。PTHREAD_PRIO_PROTECT当线程拥有一个或多个使用PTHREAD_PRIO_PROTECT 初始化的互斥锁时此协议值会影响其他线程如thrd2的优先级和调度。thrd2 以其较高的优先级或者以thrd2 拥有的所有互斥锁的最高优先级上限运行。基于被thrd2 拥有的任一互斥锁阻塞的较高优先级线程对于thrd2 的调度没有任何影响。如果某个线程调用sched_setparam() 来更改初始优先级则调度程序不会采用新优先级将该线程移到调度队列末尾。线程拥有使用PTHREAD_PRIO_INHERIT 或PTHREAD_PRIO_PROTECT 初始化的互斥锁线程解除锁定使用PTHREAD_PRIO_INHERIT 或PTHREAD_PRIO_PROTECT 初始化的互斥锁一个线程可以同时拥有多个混合使用PTHREAD_PRIO_INHERIT 和PTHREAD_PRIO_PROTECT 初始化的互斥锁。在这种情况下该线程将以通过其中任一协议获取的最高优先级执行。pthread_mutexattr_setprotocol 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_setprotocol() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_setprotocol() 将失败并返回对应的值。互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程81ENOSYS描述: 选项_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 和_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 均未定义并且该实现不支持此函数。ENOTSUP描述: protocol 指定的值不受支持。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_setprotocol() 可能会失败并返回对应的值。EINVAL描述: attr 或protocol 指定的值无效。EPERM描述: 调用方无权执行该操作。获取互斥锁属性的协议pthread_mutexattr_getprotocol(3C) 可用来获取互斥锁属性对象的协议属性。pthread_mutexattr_getprotocol 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_getprotocol(const pthread_mutexattr_t *attr,int *protocol);attr 指示以前调用pthread_mutexattr_init() 时创建的互斥锁属性对象。protocol 包含以下协议属性之一PTHREAD_PRIO_NONE、PTHREAD_PRIO_INHERIT 或PTHREAD_PRIO_PROTECT。pthread_mutexattr_getprotocol 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_getprotocol() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_mutexattr_getprotocol() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: _POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 选项和_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 选项均未定义并且该实现不支持此函数。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_getprotocol() 可能会失败并返回对应的值。互斥锁属性82 多线程编程指南• 2006年10月EINVAL描述: attr 指定的值无效。EPERM描述: 调用方无权执行该操作。设置互斥锁属性的优先级上限pthread_mutexattr_setprioceiling(3C) 可用来设置互斥锁属性对象的优先级上限属性。pthread_mutexattr_setprioceiling 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_setprioceiling(pthread_mutexatt_t *attr,int prioceiling, int *oldceiling);attr 指示以前调用pthread_mutexattr_init() 时创建的互斥锁属性对象。prioceiling 指定已初始化互斥锁的优先级上限。优先级上限定义执行互斥锁保护的临界段时的最低优先级。prioceiling 位于SCHED_FIFO 所定义的优先级的最大范围内。要避免优先级倒置请将prioceiling 设置为高于或等于可能会锁定特定互斥锁的所有线程的最高优先级。oldceiling 包含以前的优先级上限值。pthread_mutexattr_setprioceiling 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_setprioceiling() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_setprioceiling() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: 选项_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 未定义并且该实现不支持此函数。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_setprioceiling() 可能会失败并返回对应的值。EINVAL描述: attr 或prioceiling 指定的值无效。EPERM描述: 调用方无权执行该操作。互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程83获取互斥锁属性的优先级上限pthread_mutexattr_getprioceiling(3C) 可用来获取互斥锁属性对象的优先级上限属性。pthread_mutexattr_getprioceiling 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_getprioceiling(const pthread_mutexatt_t *attr,int *prioceiling);attr 指定以前调用pthread_mutexattr_init() 时创建的属性对象。注– 仅当定义了_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 符号时attr 互斥锁属性对象才会包括优先级上限属性。pthread_mutexattr_getprioceiling() 返回prioceiling 中已初始化互斥锁的优先级上限。优先级上限定义执行互斥锁保护的临界段时的最低优先级。prioceiling 位于SCHED_FIFO 所定义的优先级的最大范围内。要避免优先级倒置请将prioceiling 设置为高于或等于可能会锁定特定互斥锁的所有线程的最高优先级。pthread_mutexattr_getprioceiling 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_getprioceiling() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_getprioceiling() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 选项未定义并且该实现不支持此函数。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_getprioceiling() 可能会失败并返回对应的值。EINVAL描述: attr 指定的值无效。EPERM描述: 调用方无权执行该操作。设置互斥锁的优先级上限pthread_mutexattr_setprioceiling(3C) 可用来设置互斥锁的优先级上限。互斥锁属性84 多线程编程指南• 2006年10月pthread_mutex_setprioceiling 语法#include pthread.hint pthread_mutex_setprioceiling(pthread_mutex_t *mutex,int prioceiling, int *old_ceiling);pthread_mutex_setprioceiling() 可更改互斥锁mutex 的优先级上限prioceiling。pthread_mutex_setprioceiling() 可锁定互斥锁如果未锁定的话或者一直处于阻塞状态直到pthread_mutex_setprioceiling() 成功锁定该互斥锁更改该互斥锁的优先级上限并将该互斥锁释放为止。锁定互斥锁的过程无需遵循优先级保护协议。如果pthread_mutex_setprioceiling() 成功则将在old_ceiling 中返回以前的优先级上限值。如果pthread_mutex_setprioceiling() 失败则互斥锁的优先级上限保持不变。pthread_mutex_setprioceiling 返回值如果成功完成pthread_mutex_setprioceiling() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况pthread_mutexatt_setprioceiling() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: 选项_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 未定义并且该实现不支持此函数。如果出现以下任一情况pthread_mutex_setprioceiling() 可能会失败并返回对应的值。EINVAL描述: prioceiling 所请求的优先级超出了范围。EINVAL描述: mutex 指定的值不会引用当前存在的互斥锁。ENOSYS描述: 该实现不支持互斥锁的优先级上限协议。EPERM描述: 调用方无权执行该操作。获取互斥锁的优先级上限pthread_mutexattr_getprioceiling(3C) 可用来获取互斥锁的优先级上限。互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程85pthread_mutex_getprioceiling 语法#include pthread.hint pthread_mutex_getprioceiling(const pthread_mutex_t *mutex,int *prioceiling);pthread_mutex_getprioceiling() 会返回mutex 的优先级上限prioceiling。pthread_mutex_getprioceiling 返回值如果成功完成pthread_mutex_getprioceiling() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_mutexatt_getprioceiling() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT 选项未定义并且该实现不支持此函数。如果出现以下任一情况pthread_mutex_getprioceiling() 可能会失败并返回对应的值。EINVAL描述: mutex 指定的值不会引用当前存在的互斥锁。ENOSYS描述: 该实现不支持互斥锁的优先级上限协议。EPERM描述: 调用方无权执行该操作。设置互斥锁的强健属性pthread_mutexattr_setrobust_np(3C) 可用来设置互斥锁属性对象的强健属性。pthread_mutexattr_setrobust_np 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_setrobust_np(pthread_mutexattr_t *attr,int *robustness);互斥锁属性86 多线程编程指南• 2006年10月注– 仅当定义了符号_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 时pthread_mutexattr_setrobust_np()才适用。attr 指示以前通过调用pthread_mutexattr_init() 创建的互斥锁属性对象。robustness 定义在互斥锁的属主失败时的行为。pthread.h 中定义的robustness 的值为PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP 或PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP。缺省值为PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP。PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP如果互斥锁的属主失败则以后对pthread_mutex_lock() 的所有调用将以不确定的方式被阻塞。PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP互斥锁的属主失败时将会解除锁定该互斥锁。互斥锁的下一个属主将获取该互斥锁并返回错误EOWNWERDEAD。注– 应用程序必须检查pthread_mutex_lock() 的返回代码查找返回错误EOWNWERDEAD 的互斥锁。互斥锁的新属主应使该互斥锁所保护的状态保持一致。如果上一个属主失败则互斥锁状态可能会不一致。如果新属主能够使状态保持一致请针对该互斥锁调用pthread_mutex_consistent_np()并解除锁定该互斥锁。如果新属主无法使状态保持一致请勿针对该互斥锁调用pthread_mutex_consistent_np()而是解除锁定该互斥锁。所有等待的线程都将被唤醒以后对pthread_mutex_lock() 的所有调用都将无法获取该互斥锁。返回代码为ENOTRECOVERABLE。通过调用pthread_mutex_destroy() 取消对互斥锁的初始化并调用pthread_mutex_int() 重新初始化该互斥锁可使该互斥锁保持一致。如果已获取该锁的线程失败并返回EOWNERDEAD则下一个属主获取该锁时将返回代码EOWNERDEAD。pthread_mutexattr_setrobust_np 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_setrobust_np() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_setrobust_np() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: 选项_POSIX_THREAD_PRIO__INHERIT 未定义或者该实现不支持pthread_mutexattr_setrobust_np()。互斥锁属性第4 章• 用同步对象编程87ENOTSUP描述: robustness 指定的值不受支持。pthread_mutexattr_setrobust_np() 可能会在出现以下情况时失败EINVAL描述: attr 或robustness 指定的值无效。获取互斥锁的强健属性pthread_mutexattr_getrobust_np(3C) 可用来获取互斥锁属性对象的强健属性。pthread_mutexattr_getrobust_np 语法#include pthread.hint pthread_mutexattr_getrobust_np(const pthread_mutexattr_t *attr,int *robustness);注– 仅当定义了符号_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 时pthread_mutexattr_getrobust_np()才适用。attr 指示以前通过调用pthread_mutexattr_init() 创建的互斥锁属性对象。robustness 是互斥锁属性对象的强健属性值。pthread_mutexattr_getrobust_np 返回值如果成功完成pthread_mutexattr_getrobust_np() 会返回0。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况pthread_mutexattr_getrobust_np() 将失败并返回对应的值。ENOSYS描述: 选项_POSIX_THREAD_PRIO__INHERIT 未定义或者该实现不支持pthread_mutexattr_getrobust_np()。pthread_mutexattr_getrobust_np() 可能会在出现以下情况时失败EINVAL描述: attr 或robustness 指定的值无效。互斥锁属性88 多线程编程指南• 2006年10月使用互斥锁表4–3 列出了用来处理互斥锁的函数。表4–3互斥锁的例程操作相关函数说明初始化互斥锁第89 页中的“pthread_mutex_init 语法”使互斥锁保持一致第91 页中的“pthread_mutex_consistent_np 语法”锁定互斥锁第91 页中的“pthread_mutex_lock 语法”解除锁定互斥锁第93 页中的“pthread_mutex_unlock 语法”使用非阻塞互斥锁锁定第94 页中的“pthread_mutex_trylock 语法”销毁互斥锁第95 页中的“pthread_mutex_destroy 语法”缺省调度策略SCHED_OTHER 不指定线程可以获取锁的顺序。如果多个线程正在等待一个互斥锁则获取顺序是不确定的。出现争用时缺省行为是按优先级顺序解除线程的阻塞。初始化互斥锁使用pthread_mutex_init(3C) 可以使用缺省值初始化由mp 所指向的互斥锁还可以指定已经使用pthread_mutexattr_init() 设置的互斥锁属性。mattr 的缺省值为NULL。对于Solaris线程请参见第204 页中的“mutex_init(3C) 语法”。pthread_mutex_init 语法int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mp,const pthread_mutexattr_t *mattr);#include pthread.hpthread_mutex_t mp PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutexattr_t mattr;int ret;/* initialize a mutex to its default value */使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程89ret pthread_mutex_init(mp, NULL);/* initialize a mutex */ret pthread_mutex_init(mp, mattr);如果互斥锁已初始化则它会处于未锁定状态。互斥锁可以位于进程之间共享的内存中或者某个进程的专用内存中。注– 初始化互斥锁之前必须将其所在的内存清零。将mattr 设置为NULL 的效果与传递缺省互斥锁属性对象的地址相同但是没有内存开销。使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 宏可以将以静态方式定义的互斥锁初始化为其缺省属性。当其他线程正在使用某个互斥锁时请勿重新初始化或销毁该互斥锁。如果任一操作没有正确完成将会导致程序失败。如果要重新初始化或销毁某个互斥锁则应用程序必须确保当前未使用该互斥锁。pthread_mutex_init 返回值pthread_mutex_init() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EBUSY描述: 该实现已检测到系统尝试重新初始化mp 所引用的对象即以前进行过初始化但尚未销毁的互斥锁。EINVAL描述: mattr 属性值无效。互斥锁尚未修改。EFAULT描述: mp 所指向的互斥锁的地址无效。使互斥保持一致如果某个互斥锁的属主失败该互斥锁可能会变为不一致。使用pthread_mutex_consistent_np 可使互斥对象mutex 在其属主停止之后保持一致。使用互斥锁90 多线程编程指南• 2006年10月pthread_mutex_consistent_np 语法#include pthread.hint pthread_mutex_consistent_np(pthread_mutex_t *mutex);注– 仅当定义了_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 符号时pthread_mutex_consistent_np() 才适用并且仅适用于使用协议属性值PTHREAD_PRIO_INHERIT 初始化的互斥锁。调用pthread_mutex_lock() 会获取不一致的互斥锁。EOWNWERDEAD 返回值表示出现不一致的互斥锁。持有以前通过调用pthread_mutex_lock() 获取的互斥锁时可调用pthread_mutex_consistent_np()。如果互斥锁的属主失败则该互斥锁保护的临界段可能会处于不一致状态。在这种情况下仅当互斥锁保护的临界段可保持一致时才能使该互斥锁保持一致。针对互斥锁调用pthread_mutex_lock()、pthread_mutex_unlock() 和pthread_mutex_trylock() 会以正常方式进行。对于不一致或者未持有的互斥锁pthread_mutex_consistent_np() 的行为是不确定的。pthread_mutex_consistent_np 返回值pthread_mutex_consistent_np() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。pthread_mutex_consistent_np() 会在出现以下情况时失败ENOSYS描述: 选项_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 未定义或者该实现不支持pthread_mutex_consistent_np()。pthread_mutex_consistent_np() 可能会在出现以下情况时失败EINVAL描述: mattr 属性值无效。锁定互斥锁使用pthread_mutex_lock(3C) 可以锁定mutex 所指向的互斥锁。pthread_mutex_lock 语法int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程91#include pthread.hpthread_mutex_t mutex;int ret;ret pthread_ mutex_lock(mp); /* acquire the mutex */当pthread_mutex_lock() 返回时该互斥锁已被锁定。调用线程是该互斥锁的属主。如果该互斥锁已被另一个线程锁定和拥有则调用线程将阻塞直到该互斥锁变为可用为止。对于Solaris 线程请参见第207 页中的“mutex_lock 语法”。如果互斥锁类型为PTHREAD_MUTEX_NORMAL则不提供死锁检测。尝试重新锁定互斥锁会导致死锁。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或未锁定则将产生不确定的行为。如果互斥锁类型为PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK则会提供错误检查。如果某个线程尝试重新锁定的互斥锁已经由该线程锁定则将返回错误。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或者未锁定则将返回错误。如果互斥锁类型为PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE则该互斥锁会保留锁定计数这一概念。线程首次成功获取互斥锁时锁定计数会设置为1。线程每重新锁定该互斥锁一次锁定计数就增加1。线程每解除锁定该互斥锁一次锁定计数就减小1。锁定计数达到0 时该互斥锁即可供其他线程获取。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或者未锁定则将返回错误。如果互斥锁类型是PTHREAD_MUTEX_DEFAULT则尝试以递归方式锁定该互斥锁将产生不确定的行为。对于不是由调用线程锁定的互斥锁如果尝试解除对它的锁定则会产生不确定的行为。如果尝试解除锁定尚未锁定的互斥锁则会产生不确定的行为。pthread_mutex_lock 返回值pthread_mutex_lock() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EAGAIN描述: 由于已超出了互斥锁递归锁定的最大次数因此无法获取该互斥锁。EDEADLK描述: 当前线程已经拥有互斥锁。如果定义了_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 符号则会使用协议属性值PTHREAD_PRIO_INHERIT对互斥锁进行初始化。此外如果pthread_mutexattr_setrobust_np() 的robustness 参数是PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP则该函数将失败并返回以下值之一使用互斥锁92 多线程编程指南• 2006年10月EOWNERDEAD描述: 该互斥锁的最后一个属主在持有该互斥锁时失败。该互斥锁现在由调用方拥有。调用方必须尝试使该互斥锁所保护的状态一致。如果调用方能够使状态保持一致请针对该互斥锁调用pthread_mutex_consistent_np()并解除锁定该互斥锁。以后对pthread_mutex_lock() 的调用都将正常进行。如果调用方无法使状态保持一致请勿针对该互斥锁调用pthread_mutex_init()但要解除锁定该互斥锁。以后调用pthread_mutex_lock() 时将无法获取该互斥锁并且将返回错误代码ENOTRECOVERABLE。如果获取该锁的属主失败并返回EOWNERDEAD则下一个属主获取该锁时将返回EOWNERDEAD。ENOTRECOVERABLE描述: 尝试获取的互斥锁正在保护某个状态此状态由于该互斥锁以前的属主在持有该锁时失败而导致不可恢复。尚未获取该互斥锁。如果满足以下条件则可能出现此不可恢复的情况以前获取该锁时返回EOWNERDEAD该属主无法清除此状态该属主已经解除锁定了该互斥锁但是没有使互斥锁状态保持一致ENOMEM描述: 已经超出了可同时持有的互斥锁数目的限制。解除锁定互斥锁使用pthread_mutex_unlock(3C) 可以解除锁定mutex 所指向的互斥锁。对于Solaris 线程请参见第207 页中的“mutex_unlock 语法”。pthread_mutex_unlock 语法int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);#include pthread.hpthread_mutex_t mutex;int ret;ret pthread_mutex_unlock(mutex); /* release the mutex */使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程93pthread_mutex_unlock() 可释放mutex 引用的互斥锁对象。互斥锁的释放方式取决于互斥锁的类型属性。如果调用pthread_mutex_unlock() 时有多个线程被mutex 对象阻塞则互斥锁变为可用时调度策略可确定获取该互斥锁的线程。对于PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 类型的互斥锁当计数达到零并且调用线程不再对该互斥锁进行任何锁定时该互斥锁将变为可用。pthread_mutex_unlock 返回值pthread_mutex_unlock() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EPERM描述: 当前线程不拥有互斥锁。使用非阻塞互斥锁锁定使用pthread_mutex_trylock(3C) 可以尝试锁定mutex 所指向的互斥锁。对于Solaris 线程请参见第208 页中的“mutex_trylock 语法”。pthread_mutex_trylock 语法int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);#include pthread.hpthread_mutex_t mutex;int ret;ret pthread_mutex_trylock(mutex); /* try to lock the mutex */pthread_mutex_trylock() 是pthread_mutex_lock() 的非阻塞版本。如果mutex 所引用的互斥对象当前被任何线程包括当前线程锁定则将立即返回该调用。否则该互斥锁将处于锁定状态调用线程是其属主。pthread_mutex_trylock 返回值pthread_mutex_trylock() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EBUSY描述: 由于mutex 所指向的互斥锁已锁定因此无法获取该互斥锁。使用互斥锁94 多线程编程指南• 2006年10月EAGAIN描述: 由于已超出了mutex 的递归锁定最大次数因此无法获取该互斥锁。如果定义了_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT 符号则会使用协议属性值PTHREAD_PRIO_INHERIT对互斥锁进行初始化。此外如果pthread_mutexattr_setrobust_np() 的robustness 参数是PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP则该函数将失败并返回以下值之一EOWNERDEAD描述: 该互斥锁的最后一个属主在持有该互斥锁时失败。该互斥锁现在由调用方拥有。调用方必须尝试使该互斥锁所保护的状态一致。如果调用方能够使状态保持一致请针对该互斥锁调用pthread_mutex_consistent_np()并解除锁定该互斥锁。以后对pthread_mutex_lock() 的调用都将正常进行。如果调用方无法使状态保持一致请勿针对该互斥锁调用pthread_mutex_init()而要解除锁定该互斥锁。以后调用pthread_mutex_trylock() 时将无法获取该互斥锁并且将返回错误代码ENOTRECOVERABLE。如果已获取该锁的属主失败并返回EOWNERDEAD则下一个属主获取该锁时返回EOWNERDEAD。ENOTRECOVERABLE描述: 尝试获取的互斥锁正在保护某个状态此状态由于该互斥锁以前的属主在持有该锁时失败而导致不可恢复。尚未获取该互斥锁。以下条件下可能会出现此情况以前获取该锁时返回EOWNERDEAD该属主无法清除此状态该属主已经解除锁定了该互斥锁但是没有使互斥锁状态保持一致ENOMEM描述: 已经超出了可同时持有的互斥锁数目的限制。销毁互斥锁使用pthread_mutex_destroy(3C) 可以销毁与mp 所指向的互斥锁相关联的任何状态。对于Solaris 线程请参见第206 页中的“mutex_destroy 语法”。pthread_mutex_destroy 语法int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mp);#include pthread.hpthread_mutex_t mp;使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程95int ret;ret pthread_mutex_destroy(mp); /* mutex is destroyed */请注意没有释放用来存储互斥锁的空间。pthread_mutex_destroy 返回值pthread_mutex_destroy() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: mp 指定的值不会引用已初始化的互斥锁对象。互斥锁定的代码示例示例4–1 显示了使用互斥锁定的一些代码段。示例4–1互斥锁示例#include pthread.hpthread_mutex_t count_mutex;long long count;voidincrement_count(){pthread_mutex_lock(count_mutex);count count 1;pthread_mutex_unlock(count_mutex);}使用互斥锁96 多线程编程指南• 2006年10月示例4–1 互斥锁示例续long longget_count(){long long c;pthread_mutex_lock(count_mutex);c count;pthread_mutex_unlock(count_mutex);return (c);}示例4–1 中的两个函数将互斥锁用于不同目的。increment_count() 函数使用互斥锁确保对共享变量进行原子更新。get_count() 函数使用互斥锁保证以原子方式读取64 位数量count。在32 位体系结构上long long 实际上是两个32 位数量。读取整数值时执行的是原子运算因为整数是大多数计算机中常见的字长。锁分层结构的使用示例有时可能需要同时访问两个资源。您可能正在使用其中的一个资源随后发现还需要另一个资源。如果两个线程尝试声明这两个资源但是以不同的顺序锁定与这些资源相关联的互斥锁则会出现问题。例如如果两个线程分别锁定互斥锁1 和互斥锁2则每个线程尝试锁定另一个互斥锁时将会出现死锁。示例4–2 说明了可能的死锁情况。使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程97示例4–2死锁线程1 线程2pthread_mutex_lock(m1);/* use resource 1 */pthread_mutex_lock(m2);/* use resources 1 and 2 */pthread_mutex_unlock(m2);pthread_mutex_unlock(m1);pthread_mutex_lock(m2);/* use resource 2 */pthread_mutex_lock(m1);/* use resources 1 and 2 */pthread_mutex_unlock(m1);pthread_mutex_unlock(m2);避免此问题的最佳方法是确保线程在锁定多个互斥锁时以同样的顺序进行锁定。如果始终按照规定的顺序锁定就不会出现死锁。此方法称为锁分层结构它通过为互斥锁指定逻辑编号来对这些锁进行排序。另外请注意以下限制如果您持有的任何互斥锁其指定编号大于n则不能提取指定编号为n 的互斥锁。但是不能始终使用此方法。有时必须按照与规定不同的顺序提取互斥锁。要防止在这种情况下出现死锁请使用pthread_mutex_trylock()。如果线程发现无法避免死锁时该线程必须释放其互斥锁。示例4–3条件锁定线程1 线程2pthread_mutex_lock(m1);pthread_mutex_lock(m2);/* no processing */pthread_mutex_unlock(m2);pthread_mutex_unlock(m1);for (; ;){ pthread_mutex_lock(m2);if(pthread_mutex_trylock(m1)0)/* got it */break;/* didn’t get it */pthread_mutex_unlock(m2);}/* get locks; no processing */pthread_mutex_unlock(m1);pthread_mutex_unlock(m2);使用互斥锁98 多线程编程指南• 2006年10月在示例4–3 中线程1 按照规定的顺序锁定互斥锁但是线程2 不按顺序提取互斥锁。要确保不会出现死锁线程2 必须非常小心地提取互斥锁1。如果线程2 在等待该互斥锁释放时被阻塞则线程2 可能刚才已经与线程1 进入了死锁状态。要确保线程2 不会进入死锁状态线程2 需要调用pthread_mutex_trylock()此函数可在该互斥锁可用时提取它。如果该互斥锁不可用线程2 将立即返回并报告提取失败。此时线程2 必须释放互斥锁2。线程1 现在会锁定互斥锁2然后释放互斥锁1 和互斥锁2。嵌套锁定和单链接列表的结合使用示例示例4–4 和示例4–5 说明了如何同时提取三个锁。通过按照规定的顺序提取锁可避免出现死锁。示例4–4单链接列表结构typedef struct node1 {int value;struct node1 *link;pthread_mutex_t lock;} node1_t;node1_t ListHead;本示例针对每个包含一个互斥锁的节点使用单链接列表结构。要将某个节点从列表中删除请首先从ListHead 开始搜索列表直到找到所需的节点为止。ListHead 永远不会被删除。要防止执行此搜索时产生并发删除请在访问每个节点的任何内容之前先锁定该节点。由于所有的搜索都从ListHead 开始并且始终按照列表中的顺序提取锁因此不会出现死锁。因为更改涉及到两个节点所以找到所需的节点之后请锁定该节点及其前序节点。因为前序节点的锁总是最先提取所以可再次防止出现死锁。示例4–5 说明如何使用C 代码来删除单链接列表中的项。示例4–5单链接列表和嵌套锁定node1_t *delete(int value){使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程99示例4–5 单链接列表和嵌套锁定续node1_t *prev, *current;prev ListHead;pthread_mutex_lock(prev-lock);while ((current prev-link) ! NULL) {pthread_mutex_lock(current-lock);if (current-value value) {prev-link current-link;pthread_mutex_unlock(current-lock);pthread_mutex_unlock(prev-lock);current-link NULL;return(current);}pthread_mutex_unlock(prev-lock);prev current;}pthread_mutex_unlock(prev-lock);return(NULL);}嵌套锁定和循环链接列表的示例示例4–6 通过将以前的列表结构转换为循环列表来对其进行修改。由于不再存在用于标识的头节点因该线程可以与特定的节点相关联并可针对该节点及其邻居执行操作。锁分层结构在此处不适用因为链接之后的分层结构明显是循环结构。使用互斥锁100 多线程编程指南• 2006年10月示例4–6循环链接列表结构typedef struct node2 {int value;struct node2 *link;pthread_mutex_t lock;} node2_t;以下的C 代码用来获取两个节点上的锁并执行涉及到这两个锁的操作。示例4–7循环链接列表和嵌套锁定void Hit Neighbor(node2_t *me) {while (1) {pthread_mutex_lock(me-lock);if (pthread_mutex_lock(me-link-lock)! 0) {/* failed to get lock */pthread_mutex_unlock(me-lock);continue;}break;}me-link-value me-value;me-value /2;pthread_mutex_unlock(me-link-lock);pthread_mutex_unlock(me-lock);}使用互斥锁第4 章• 用同步对象编程101条件变量属性使用条件变量可以以原子方式阻塞线程直到某个特定条件为真为止。条件变量始终与互斥锁一起使用。使用条件变量线程可以以原子方式阻塞直到满足某个条件为止。对条件的测试是在互斥锁互斥的保护下进行的。如果条件为假线程通常会基于条件变量阻塞并以原子方式释放等待条件变化的互斥锁。如果另一个线程更改了条件该线程可能会向相关的条件变量发出信号从而使一个或多个等待的线程执行以下操作唤醒再次获取互斥锁重新评估条件在以下情况下条件变量可用于在进程之间同步线程线程是在可以写入的内存中分配的内存由协作进程共享调度策略可确定唤醒阻塞线程的方式。对于缺省值SCHED_OTHER将按优先级顺序唤醒线程。必须设置和初始化条件变量的属性然后才能使用条件变量。表4–4 列出了用于处理条件变量属性的函数。表4–4条件变量属性操作函数说明初始化条件变量属性第103 页中的“pthread_condattr_init 语法”删除条件变量属性第104 页中的“pthread_condattr_destroy 语法”设置条件变量的范围第104 页中的“pthread_condattr_setpshared 语法”获取条件变量的范围第105 页中的“pthread_condattr_getpshared 语法”表4–5 中显示了定义条件变量的范围时Solaris 线程和POSIX 线程之间的差异。表4–5条件变量范围比较Solaris POSIX 定义USYNC_PROCESS PTHREAD_PROCESS_SHARED 用于同步该进程和其他进程中的线程USYNC_THREAD PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 用于仅同步该进程中的线程条件变量属性102 多线程编程指南• 2006年10月初始化条件变量属性使用pthread_condattr_init(3C) 可以将与该对象相关联的属性初始化为其缺省值。在执行过程中线程系统会为每个属性对象分配存储空间。pthread_condattr_init 语法int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *cattr);#include pthread.hpthread_condattr_t cattr;int ret;/* initialize an attribute to default value */ret pthread_condattr_init(cattr);调用此函数时pshared 属性的缺省值为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。pshared 的该值表示可以在进程内使用已初始化的条件变量。cattr 的数据类型为opaque其中包含一个由系统分配的属性对象。cattr 范围可能的值为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 和PTHREAD_PROCESS_SHARED。PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 是缺省值。条件变量属性必须首先由pthread_condattr_destroy(3C) 重新初始化后才能重用。pthread_condattr_init() 调用会返回指向类型为opaque 的对象的指针。如果未销毁该对象则会导致内存泄漏。pthread_condattr_init 返回值pthread_condattr_init() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。ENOMEM描述: 分配的内存不足无法初始化线程属性对象。EINVAL描述: cattr 指定的值无效。删除条件变量属性使用pthread_condattr_destroy(3C) 可以删除存储并使属性对象无效。条件变量属性第4 章• 用同步对象编程103pthread_condattr_destroy 语法int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *cattr);#include pthread.hpthread_condattr_t cattr;int ret;/* destroy an attribute */retpthread_condattr_destroy(cattr);pthread_condattr_destroy 返回值pthread_condattr_destroy() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cattr 指定的值无效。设置条件变量的范围pthread_condattr_setpshared(3C) 可用来将条件变量的范围设置为进程专用进程内或系统范围内进程间。pthread_condattr_setpshared 语法int pthread_condattr_setpshared(pthread_condattr_t *cattr,int pshared);#include pthread.hpthread_condattr_t cattr;int ret;条件变量属性104 多线程编程指南• 2006年10月/* all processes */ret pthread_condattr_setpshared(cattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);/* within a process */ret pthread_condattr_setpshared(cattr, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);如果pshared 属性在共享内存中设置为PTHREAD_PROCESS_SHARED则其所创建的条件变量可以在多个进程中的线程之间共享。此行为与最初的Solaris 线程实现中mutex_init() 中的USYNC_PROCESS 标志等效。如果互斥锁的pshared 属性设置为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE则仅有那些由同一个进程创建的线程才能够处理该互斥锁。PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 是缺省值。PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 所产生的行为与在最初的Solaris 线程的cond_init() 调用中使用USYNC_THREAD 标志相同。PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 的行为与局部条件变量相同。PTHREAD_PROCESS_SHARED 的行为与全局条件变量等效。pthread_condattr_setpshared 返回值pthread_condattr_setpshared() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cattr 或pshared 的值无效。获取条件变量的范围pthread_condattr_getpshared(3C) 可用来获取属性对象cattr 的pshared 的当前值。pthread_condattr_getpshared 语法int pthread_condattr_getpshared(const pthread_condattr_t *cattr,int *pshared);#include pthread.hpthread_condattr_t cattr;int pshared;条件变量属性第4 章• 用同步对象编程105int ret;/* get pshared value of condition variable */ret pthread_condattr_getpshared(cattr, pshared);属性对象的值为PTHREAD_PROCESS_SHARED 或PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。pthread_condattr_getpshared 返回值pthread_condattr_getpshared() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cattr 的值无效。使用条件变量本节介绍如何使用条件变量。表4–6 列出了可用的函数。表4–6条件变量函数操作相关函数说明初始化条件变量第107 页中的“pthread_cond_init 语法”基于条件变量阻塞第108 页中的“pthread_cond_wait 语法”解除阻塞特定线程第109 页中的“pthread_cond_signal 语法”在指定的时间之前阻塞第111 页中的“pthread_cond_timedwait 语法”在指定的时间间隔内阻塞第113 页中的“pthread_cond_reltimedwait_np语法”解除阻塞所有线程第114 页中的“pthread_cond_broadcast 语法”销毁条件变量状态第116 页中的“pthread_cond_destroy 语法”初始化条件变量使用pthread_cond_init(3C) 可以将cv 所指示的条件变量初始化为其缺省值或者指定已经使用pthread_condattr_init() 设置的条件变量属性。使用条件变量106 多线程编程指南• 2006年10月pthread_cond_init 语法int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cv,const pthread_condattr_t *cattr);#include pthread.hpthread_cond_t cv;pthread_condattr_t cattr;int ret;/* initialize a condition variable to its default value */ret pthread_cond_init(cv, NULL);/* initialize a condition variable */ret pthread_cond_init(cv, cattr);cattr 设置为NULL。将cattr 设置为NULL 与传递缺省条件变量属性对象的地址等效但是没有内存开销。对于Solaris 线程请参见第209 页中的“cond_init 语法”。使用PTHREAD_COND_INITIALIZER 宏可以将以静态方式定义的条件变量初始化为其缺省属性。PTHREAD_COND_INITIALIZER 宏与动态分配具有null 属性的pthread_cond_init() 等效但是不进行错误检查。多个线程决不能同时初始化或重新初始化同一个条件变量。如果要重新初始化或销毁某个条件变量则应用程序必须确保该条件变量未被使用。pthread_cond_init 返回值pthread_cond_init() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cattr 指定的值无效。EBUSY描述: 条件变量处于使用状态。使用条件变量第4 章• 用同步对象编程107EAGAIN描述: 必要的资源不可用。ENOMEM描述: 内存不足无法初始化条件变量。基于条件变量阻塞使用pthread_cond_wait(3C) 可以以原子方式释放mp 所指向的互斥锁并导致调用线程基于cv 所指向的条件变量阻塞。对于Solaris 线程请参见第211 页中的“cond_wait 语法”。pthread_cond_wait 语法int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cv,pthread_mutex_t *mutex);#include pthread.hpthread_cond_t cv;pthread_mutex_t mp;int ret;/* wait on condition variable */ret pthread_cond_wait(cv, mp);阻塞的线程可以通过pthread_cond_signal() 或pthread_cond_broadcast() 唤醒也可以在信号传送将其中断时唤醒。不能通过pthread_cond_wait() 的返回值来推断与条件变量相关联的条件的值的任何变化。必须重新评估此类条件。pthread_cond_wait() 例程每次返回结果时调用线程都会锁定并且拥有互斥锁即使返回错误时也是如此。该条件获得信号之前该函数一直被阻塞。该函数会在被阻塞之前以原子方式释放相关的互斥锁并在返回之前以原子方式再次获取该互斥锁。通常对条件表达式的评估是在互斥锁的保护下进行的。如果条件表达式为假线程会基于条件变量阻塞。然后当该线程更改条件值时另一个线程会针对条件变量发出信号。这种变化会导致所有等待该条件的线程解除阻塞并尝试再次获取互斥锁。使用条件变量108 多线程编程指南• 2006年10月必须重新测试导致等待的条件然后才能从pthread_cond_wait() 处继续执行。唤醒的线程重新获取互斥锁并从pthread_cond_wait() 返回之前条件可能会发生变化。等待线程可能并未真正唤醒。建议使用的测试方法是将条件检查编写为调用pthread_cond_wait() 的while() 循环。pthread_mutex_lock();while(condition_is_false)pthread_cond_wait();pthread_mutex_unlock();如果有多个线程基于该条件变量阻塞则无法保证按特定的顺序获取互斥锁。注– pthread_cond_wait() 是取消点。如果取消处于暂挂状态并且调用线程启用了取消功能则该线程会终止并在继续持有该锁的情况下开始执行清除处理程序。pthread_cond_wait 返回值pthread_cond_wait() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cv 或mp 指定的值无效。解除阻塞一个线程对于基于cv 所指向的条件变量阻塞的线程使用pthread_cond_signal(3C) 可以解除阻塞该线程。对于Solaris 线程请参见第213 页中的“cond_signal 语法”。pthread_cond_signal 语法int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cv);#include pthread.hpthread_cond_t cv;int ret;使用条件变量第4 章• 用同步对象编程109/* one condition variable is signaled */ret pthread_cond_signal(cv);应在互斥锁的保护下修改相关条件该互斥锁用于获得信号的条件变量中。否则可能在条件变量的测试和pthread_cond_wait() 阻塞之间修改该变量这会导致无限期等待。调度策略可确定唤醒阻塞线程的顺序。对于SCHED_OTHER将按优先级顺序唤醒线程。如果没有任何线程基于条件变量阻塞则调用pthread_cond_signal() 不起作用。示例4–8 使用pthread_cond_wait() 和pthread_cond_signal()pthread_mutex_t count_lock;pthread_cond_t count_nonzero;unsigned count;decrement_count(){pthread_mutex_lock(count_lock);while (count 0)pthread_cond_wait(count_nonzero, count_lock);count count - 1;pthread_mutex_unlock(count_lock);}increment_count(){pthread_mutex_lock(count_lock);if (count 0)pthread_cond_signal(count_nonzero);使用条件变量110 多线程编程指南• 2006年10月示例4–8 使用pthread_cond_wait() 和pthread_cond_signal() 续count count 1;pthread_mutex_unlock(count_lock);}pthread_cond_signal 返回值pthread_cond_signal() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cv 指向的地址非法。示例4–8 说明了如何使用pthread_cond_wait() 和pthread_cond_signal()。在指定的时间之前阻塞pthread_cond_timedwait(3C) 的用法与pthread_cond_wait() 的用法基本相同区别在于在由abstime 指定的时间之后pthread_cond_timedwait() 不再被阻塞。pthread_cond_timedwait 语法int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cv,pthread_mutex_t *mp, const struct timespec *abstime);#include pthread.h#include time.hpthread_cond_t cv;pthread_mutex_t mp;timestruct_t abstime;int ret;/* wait on condition variable */使用条件变量第4 章• 用同步对象编程111ret pthread_cond_timedwait(cv, mp, abstime);pthread_cond_timewait() 每次返回时调用线程都会锁定并且拥有互斥锁即使pthread_cond_timedwait() 返回错误时也是如此。对于Solaris 线程请参见第211 页中的“cond_timedwait 语法”。pthread_cond_timedwait() 函数会一直阻塞直到该条件获得信号或者最后一个参数所指定的时间已过为止。注– pthread_cond_timedwait() 也是取消点。示例4–9计时条件等待pthread_timestruc_t to;pthread_mutex_t m;pthread_cond_t c;...pthread_mutex_lock(m);to.tv_sec time(NULL) TIMEOUT;to.tv_nsec 0;while (cond FALSE) {err pthread_cond_timedwait(c, m, to);if (err ETIMEDOUT) {/* timeout, do something */break;}}pthread_mutex_unlock(m);pthread_cond_timedwait 返回值pthread_cond_timedwait() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。使用条件变量112 多线程编程指南• 2006年10月EINVAL描述: cv 或abstime 指向的地址非法。ETIMEDOUT描述: abstime 指定的时间已过。超时会指定为当天时间以便在不重新计算值的情况下高效地重新测试条件如示例4–9中所示。在指定的时间间隔内阻塞pthread_cond_reltimedwait_np(3C) 的用法与pthread_cond_timedwait() 的用法基本相同唯一的区别在于pthread_cond_reltimedwait_np() 会采用相对时间间隔而不是将来的绝对时间作为其最后一个参数的值。pthread_cond_reltimedwait_np 语法int pthread_cond_reltimedwait_np(pthread_cond_t *cv,pthread_mutex_t *mp,const struct timespec *reltime);#include pthread.h#include time.hpthread_cond_t cv;pthread_mutex_t mp;timestruct_t reltime;int ret;/* wait on condition variable */ret pthread_cond_reltimedwait_np(cv, mp, reltime);pthread_cond_reltimedwait_np() 每次返回时调用线程都会锁定并且拥有互斥锁即使pthread_cond_reltimedwait_np() 返回错误时也是如此。对于Solaris 线程请参见cond_reltimedwait(3C)。pthread_cond_reltimedwait_np() 函数会一直阻塞直到该条件获得信号或者最后一个参数指定的时间间隔已过为止。使用条件变量第4 章• 用同步对象编程113注– pthread_cond_reltimedwait_np() 也是取消点。pthread_cond_reltimedwait_np 返回值pthread_cond_reltimedwait_np() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cv 或reltime 指示的地址非法。ETIMEDOUT描述: reltime 指定的时间间隔已过。解除阻塞所有线程对于基于cv 所指向的条件变量阻塞的线程使用pthread_cond_broadcast(3C) 可以解除阻塞所有这些线程这由pthread_cond_wait() 来指定。pthread_cond_broadcast 语法int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cv);#include pthread.hpthread_cond_t cv;int ret;/* all condition variables are signaled */ret pthread_cond_broadcast(cv);如果没有任何线程基于该条件变量阻塞则调用pthread_cond_broadcast() 不起作用。对于Solaris 线程请参见第213 页中的“cond_broadcast 语法”。由于pthread_cond_broadcast() 会导致所有基于该条件阻塞的线程再次争用互斥锁因此请谨慎使用pthread_cond_broadcast()。例如通过使用pthread_cond_broadcast()线程可在资源释放后争用不同的资源量如示例4–10 中所示。使用条件变量114 多线程编程指南• 2006年10月示例4–10条件变量广播pthread_mutex_t rsrc_lock;pthread_cond_t rsrc_add;unsigned int resources;get_resources(int amount){pthread_mutex_lock(rsrc_lock);while (resources amount) {pthread_cond_wait(rsrc_add, rsrc_lock);}resources - amount;pthread_mutex_unlock(rsrc_lock);}add_resources(int amount){pthread_mutex_lock(rsrc_lock);resources amount;pthread_cond_broadcast(rsrc_add);pthread_mutex_unlock(rsrc_lock);}请注意在add_resources() 中首先更新resources 还是首先在互斥锁中调用pthread_cond_broadcast() 无关紧要。使用条件变量第4 章• 用同步对象编程115应在互斥锁的保护下修改相关条件该互斥锁用于获得信号的条件变量中。否则可能在条件变量的测试和pthread_cond_wait() 阻塞之间修改该变量这会导致无限期等待。pthread_cond_broadcast 返回值pthread_cond_broadcast() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cv 指示的地址非法。销毁条件变量状态使用pthread_cond_destroy(3C) 可以销毁与cv 所指向的条件变量相关联的任何状态。对于Solaris 线程请参见第210 页中的“cond_destroy 语法”。pthread_cond_destroy 语法int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cv);#include pthread.hpthread_cond_t cv;int ret;/* Condition variable is destroyed */ret pthread_cond_destroy(cv);请注意没有释放用来存储条件变量的空间。pthread_cond_destroy 返回值pthread_cond_destroy() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: cv 指定的值无效。使用条件变量116 多线程编程指南• 2006年10月唤醒丢失问题如果线程未持有与条件相关联的互斥锁则调用pthread_cond_signal() 或pthread_cond_broadcast() 会产生唤醒丢失错误。满足以下所有条件时即会出现唤醒丢失问题一个线程调用pthread_cond_signal() 或pthread_cond_broadcast()另一个线程已经测试了该条件但是尚未调用pthread_cond_wait()没有正在等待的线程信号不起作用因此将会丢失仅当修改所测试的条件但未持有与之相关联的互斥锁时才会出现此问题。只要仅在持有关联的互斥锁同时修改所测试的条件即可调用pthread_cond_signal() 和pthread_cond_broadcast()而无论这些函数是否持有关联的互斥锁。生成方和使用者问题并发编程中收集了许多标准的众所周知的问题生成方和使用者问题只是其中的一个问题。此问题涉及到一个大小限定的缓冲区和两类线程生成方和使用者生成方将项放入缓冲区中然后使用者从缓冲区中取走项。生成方必须在缓冲区中有可用空间之后才能向其中放置内容。使用者必须在生成方向缓冲区中写入之后才能从中提取内容。条件变量表示一个等待某个条件获得信号的线程队列。示例4–11 中包含两个此类队列。一个队列(less) 针对生成方用于等待缓冲区中出现空位置。另一个队列(more) 针对使用者用于等待从缓冲槽位的空位置中提取其中包含的信息。该示例中还包含一个互斥锁因为描述该缓冲区的数据结构一次只能由一个线程访问。示例4–11生成方和使用者的条件变量问题typedef struct {char buf[BSIZE];int occupied;int nextin;int nextout;pthread_mutex_t mutex;使用条件变量第4 章• 用同步对象编程117示例4–11 生成方和使用者的条件变量问题续pthread_cond_t more;pthread_cond_t less;} buffer_t;buffer_t buffer;如示例4–12 中所示生成方线程获取该互斥锁以保护buffer 数据结构然后缓冲区确定是否有空间可用于存放所生成的项。如果没有可用空间生成方线程会调用pthread_cond_wait()。pthread_cond_wait() 会导致生成方线程连接正在等待less 条件获得信号的线程队列。less 表示缓冲区中的可用空间。与此同时在调用pthread_cond_wait() 的过程中该线程会释放互斥锁的锁定。正在等待的生成方线程依赖于使用者线程在条件为真时发出信号如示例4–12 中所示。该条件获得信号时将会唤醒等待less 的第一个线程。但是该线程必须再次锁定互斥锁然后才能从pthread_cond_wait() 返回。获取互斥锁可确保该线程再次以独占方式访问缓冲区的数据结构。该线程随后必须检查缓冲区中是否确实存在可用空间。如果空间可用该线程会向下一个可用的空位置中进行写入。与此同时使用者线程可能正在等待项出现在缓冲区中。这些线程正在等待条件变量more。刚在缓冲区中存储内容的生成方线程会调用pthread_cond_signal() 以唤醒下一个正在等待的使用者。如果没有正在等待的使用者此调用将不起作用。最后生成方线程会解除锁定互斥锁从而允许其他线程处理缓冲区的数据结构。示例4–12生成方和使用者问题生成方void producer(buffer_t *b, char item){pthread_mutex_lock(b-mutex);while (b-occupied BSIZE)pthread_cond_wait(b-less, b-mutex);使用条件变量118 多线程编程指南• 2006年10月示例4–12 生成方和使用者问题生成方续assert(b-occupied BSIZE);b-buf[b-nextin] item;b-nextin % BSIZE;b-occupied;/* now: either b-occupied BSIZE and b-nextin is the indexof the next empty slot in the buffer, orb-occupied BSIZE and b-nextin is the index of thenext (occupied) slot that will be emptied by a consumer(such as b-nextin b-nextout) */pthread_cond_signal(b-more);pthread_mutex_unlock(b-mutex);}请注意assert() 语句的用法。除非在编译代码时定义了NDEBUG否则assert() 在其参数的计算结果为真非零时将不执行任何操作。如果参数的计算结果为假零则该程序会中止。在多线程程序中此类断言特别有用。如果断言失败assert() 会立即指出运行时问题。assert() 还有另一个作用即提供有用的注释。以/* now: either b-occupied ... 开头的注释最好以断言形式表示但是由于语句过于复杂无法用布尔值表达式来表示因此将用英语表示。断言和注释都是不变量的示例。这些不变量是逻辑语句在程序正常执行时不应将其声明为假除非是线程正在修改不变量中提到的一些程序变量时的短暂修改过程中。当然只要有线程执行语句断言就应当为真。使用条件变量第4 章• 用同步对象编程119使用不变量是一种极为有用的方法。即使没有在程序文本中声明不变量在分析程序时也应将其视为不变量。每次线程执行包含注释的代码时生成方代码中表示为注释的不变量始终为真。如果将此注释移到紧挨mutex_unlock() 的后面则注释不一定仍然为真。如果将此注释移到紧跟assert() 之后的位置则注释仍然为真。因此不变量可用于表示一个始终为真的属性除非一个生成方或一个使用者正在更改缓冲区的状态。线程在互斥锁的保护下处理缓冲区时该线程可能会暂时声明不变量为假。但是一旦线程结束对缓冲区的操作不变量即会恢复为真。示例4–13 给出了使用者的代码。该逻辑流程与生成方的逻辑流程相对称。示例4–13生成方和使用者问题使用者char consumer(buffer_t *b){char item;pthread_mutex_lock(b-mutex);while(b-occupied 0)pthread_cond_wait(b-more, b-mutex);assert(b-occupied 0);item b-buf[b-nextout];b-nextout % BSIZE;b-occupied--;/* now: either b-occupied 0 and b-nextout is the indexof the next occupied slot in the buffer, orb-occupied 0 and b-nextout is the index of the next(empty) slot that will be filled by a producer (such as使用条件变量120 多线程编程指南• 2006年10月示例4–13 生成方和使用者问题使用者续b-nextout b-nextin) */pthread_cond_signal(b-less);pthread_mutex_unlock(b-mutex);return(item);}使用信号进行同步信号是E.W. Dijkstra 在二十世纪六十年代末设计的一种编程架构。Dijkstra 的模型与铁路操作有关假设某段铁路是单线的因此一次只允许一列火车通过。信号将用于同步通过该轨道的火车。火车在进入单一轨道之前必须等待信号灯变为允许通行的状态。火车进入轨道后会改变信号状态防止其他火车进入该轨道。火车离开这段轨道时必须再次更改信号的状态以便允许其他火车进入轨道。在计算机版本中信号以简单整数来表示。线程等待获得许可以便继续运行然后发出信号表示该线程已经通过针对信号执行P 操作来继续运行。线程必须等到信号的值为正然后才能通过将信号值减1 来更改该值。完成此操作后线程会执行V 操作即通过将信号值加1 来更改该值。这些操作必须以原子方式执行不能再将其划分成子操作即在这些子操作之间不能对信号执行其他操作。在P 操作中信号值在减小之前必须为正从而确保生成的信号值不为负并且比该值减小之前小1。在P 和V 操作中必须在没有干扰的情况下进行运算。如果针对同一信号同时执行两个V 操作则实际结果是信号的新值比原来大2。对于大多数人来说如同记住Dijkstra 是荷兰人一样记住P 和V 本身的含义并不重要。但是从真正学术的角度来说P 代表prolagen这是由proberen te verlagen 演变而来的杜撰词其意思是尝试减小。V 代表verhogen其意思是增加。Dijkstra 的技术说明EWD74 中介绍了这些含义。sem_wait(3RT) 和sem_post(3RT) 分别与Dijkstra 的P 和V 操作相对应。sem_trywait(3RT) 是P操作的一种条件形式。如果调用线程不等待就不能减小信号的值则该调用会立即返回一个非零值。有两种基本信号二进制信号和计数信号量。二进制信号的值只能是0 或1计数信号量可以是任意非负值。二进制信号在逻辑上相当于一个互斥锁。使用信号进行同步第4 章• 用同步对象编程121不过尽管不会强制但互斥锁应当仅由持有该锁的线程来解除锁定。因为不存在“持有信号的线程”这一概念所以任何线程都可以执行V 或sem_post(3RT) 操作。计数信号量与互斥锁一起使用时的功能几乎与条件变量一样强大。在许多情况下使用计数信号量实现的代码比使用条件变量实现的代码更为简单如示例4–14、示例4–15 和示例4–16 中所示。但是将互斥锁用于条件变量时会存在一个隐含的括号。该括号可以清楚表明程序受保护的部分。对于信号则不必如此可以使用并发编程当中的go to 对其进行调用。信号的功能强大但是容易以非结构化的不确定方式使用。命名信号和未命名信号POSIX 信号可以是未命名的也可以是命名的。未命名信号在进程内存中分配并会进行初始化。未命名信号可能可供多个进程使用具体取决于信号的分配和初始化的方式。未命名信号可以是通过fork() 继承的专用信号也可以通过用来分配和映射这些信号的常规文件的访问保护功能对其进行保护。命名信号类似于进程共享的信号区别在于命名信号是使用路径名而非pshared 值引用的。命名信号可以由多个进程共享。命名信号具有属主用户ID、组ID 和保护模式。对于open、retrieve、close 和remove 命名信号可以使用以下函数sem_open、sem_getvalue、sem_close 和sem_unlink。通过使用sem_open可以创建一个命名信号其名称是在文件系统的名称空间中定义的。有关命名信号的更多信息请参见sem_open、sem_getvalue、sem_close 和sem_unlink 手册页。计数信号量概述从概念上来说信号量是一个非负整数计数。信号量通常用来协调对资源的访问其中信号计数会初始化为可用资源的数目。然后线程在资源增加时会增加计数在删除资源时会减小计数这些操作都以原子方式执行。如果信号计数变为零则表明已无可用资源。计数为零时尝试减小信号的线程会被阻塞直到计数大于零为止。表4–7信号例程操作相关函数说明初始化信号第123 页中的“sem_init 语法”增加信号第125 页中的“sem_post 语法”使用信号进行同步122 多线程编程指南• 2006年10月表4–7 信号例程续操作相关函数说明基于信号计数阻塞第126 页中的“sem_wait 语法”减小信号计数第126 页中的“sem_trywait 语法”销毁信号状态第127 页中的“sem_destroy 语法”由于信号无需由同一个线程来获取和释放因此信号可用于异步事件通知如用于信号处理程序中。同时由于信号包含状态因此可以异步方式使用而不用象条件变量那样要求获取互斥锁。但是信号的效率不如互斥锁高。缺省情况下如果有多个线程正在等待信号则解除阻塞的顺序是不确定的。信号在使用前必须先初始化但是信号没有属性。初始化信号使用sem_init(3RT) 可以将sem 所指示的未命名信号变量初始化为value。sem_init 语法int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);#include semaphore.hsem_t sem;int pshared;int ret;int value;/* initialize a private semaphore */pshared 0;value 1;ret sem_init(sem, pshared, value);如果pshared 的值为零则不能在进程之间共享信号。如果pshared 的值不为零则可以在进程之间共享信号。对于Solaris 线程请参见第214 页中的“sema_init 语法”。使用信号进行同步第4 章• 用同步对象编程123多个线程决不能初始化同一个信号。不得对其他线程正在使用的信号重新初始化。初始化进程内信号pshared 为0 时信号只能由该进程内的所有线程使用。#include semaphore.hsem_t sem;int ret;int count 4;/* to be used within this process only */ret sem_init(sem, 0, count);初始化进程间信号pshared 不为零时信号可以由其他进程共享。#include semaphore.hsem_t sem;int ret;int count 4;/* to be shared among processes */ret sem_init(sem, 1, count);sem_init 返回值sem_init() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。使用信号进行同步124 多线程编程指南• 2006年10月EINVAL描述: 参数值超过了SEM_VALUE_MAX。ENOSPC描述: 初始化信号所需的资源已经用完。到达信号的SEM_NSEMS_MAX 限制。ENOSYS描述: 系统不支持sem_init() 函数。EPERM描述: 进程缺少初始化信号所需的适当权限。增加信号使用sem_post(3RT) 可以原子方式增加sem 所指示的信号。sem_post 语法int sem_post(sem_t *sem);#include semaphore.hsem_t sem;int ret;ret sem_post(sem); /* semaphore is posted */如果所有线程均基于信号阻塞则会对其中一个线程解除阻塞。对于Solaris 线程请参见第215 页中的“sema_post 语法”。sem_post 返回值sem_post() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sem 所指示的地址非法。使用信号进行同步第4 章• 用同步对象编程125基于信号计数进行阻塞使用sem_wait(3RT) 可以阻塞调用线程直到sem 所指示的信号计数大于零为止之后以原子方式减小计数。sem_wait 语法int sem_wait(sem_t *sem);#include semaphore.hsem_t sem;int ret;ret sem_wait(sem); /* wait for semaphore */sem_wait 返回值sem_wait() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sem 所指示的地址非法。EINTR描述: 此函数已被信号中断。减小信号计数使用sem_trywait(3RT) 可以在计数大于零时尝试以原子方式减小sem 所指示的信号计数。sem_trywait 语法int sem_trywait(sem_t *sem);#include semaphore.hsem_t sem;使用信号进行同步126 多线程编程指南• 2006年10月int ret;ret sem_trywait(sem); /* try to wait for semaphore*/此函数是sem_wait() 的非阻塞版本。sem_trywait() 在失败时会立即返回。sem_trywait 返回值sem_trywait() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sem 所指示的地址非法。EINTR描述: 此函数已被信号中断。EAGAIN描述: 信号已为锁定状态因此该信号不能通过sem_trywait() 操作立即锁定。销毁信号状态使用sem_destroy(3RT) 可以销毁与sem 所指示的未命名信号相关联的任何状态。sem_destroy 语法int sem_destroy(sem_t *sem);#include semaphore.hsem_t sem;int ret;ret sem_destroy(sem); /* the semaphore is destroyed */不会释放用来存储信号的空间。对于Solaris 线程请参见第217 页中的“sema_destroy(3C)语法”。使用信号进行同步第4 章• 用同步对象编程127sem_destroy 返回值sem_destroy() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sem 所指示的地址非法。使用信号时的生成方和使用者问题示例4–14 中的数据结构与示例4–11 中所示的用于条件变量示例的结构类似。两个信号分别表示空缓冲区和满缓冲区的数目通过这些信号可确保生成方等待缓冲区变空使用者等待缓冲区变满为止。示例4–14使用信号时的生成方和使用者问题typedef struct {char buf[BSIZE];sem_t occupied;sem_t empty;int nextin;int nextout;sem_t pmut;sem_t cmut;} buffer_t;buffer_t buffer;sem_init(buffer.occupied, 0, 0);sem_init(buffer.empty,0, BSIZE);sem_init(buffer.pmut, 0, 1);sem_init(buffer.cmut, 0, 1);使用信号进行同步128 多线程编程指南• 2006年10月示例4–14 使用信号时的生成方和使用者问题续buffer.nextin buffer.nextout 0;另一对二进制信号与互斥锁作用相同。在多个生成方使用多个空缓冲槽位以及多个使用者使用多个满缓冲槽位的情况下信号可用来控制对缓冲区的访问。在这种情况下使用互斥锁可能会更好但这里主要是为了演示信号的用法。示例4–15生成方和使用者问题生成方void producer(buffer_t *b, char item) {sem_wait(b-empty);sem_wait(b-pmut);b-buf[b-nextin] item;b-nextin;b-nextin % BSIZE;sem_post(b-pmut);sem_post(b-occupied);}示例4–16生成方和使用者问题使用者char consumer(buffer_t *b) {char item;sem_wait(b-occupied);sem_wait(b-cmut);使用信号进行同步第4 章• 用同步对象编程129示例4–16 生成方和使用者问题使用者续item b-buf[b-nextout];b-nextout;b-nextout % BSIZE;sem_post(b-cmut);sem_post(b-empty);return(item);}读写锁属性通过读写锁可以对受保护的共享资源进行并发读取和独占写入。读写锁是可以在读取或写入模式下锁定的单一实体。要修改资源线程必须首先获取互斥写锁。必须释放所有读锁之后才允许使用互斥写锁。有关Solaris 线程所实现的读写锁请参见第186 页中的“相似的同步函数读写锁”。对数据库的访问可以使用读写锁进行同步。读写锁支持并发读取数据库记录因为读操作不会更改记录的信息。要更新数据库时写操作必须获取互斥写锁。要更改缺省的读写锁属性可以声明和初始化属性对象。通常可以在应用程序开头的某个位置设置读写锁属性设置在应用程序的起始位置可使属性更易于查找和修改。下表列出了本节中讨论的用来处理读写锁属性的函数。表4–8读写锁属性例程操作相关函数说明初始化读写锁属性第131 页中的“pthread_rwlockattr_init 语法”销毁读写锁属性第131 页中的“pthread_rwlockattr_destroy 语法”读写锁属性130 多线程编程指南• 2006年10月表4–8 读写锁属性例程续操作相关函数说明设置读写锁属性第132 页中的“pthread_rwlockattr_setpshared 语法”获取读写锁属性第133 页中的“pthread_rwlockattr_getpshared 语法”初始化读写锁属性pthread_rwlockattr_init(3C) 使用实现中定义的所有属性的缺省值来初始化读写锁属性对象attr。pthread_rwlockattr_init 语法#include pthread.hint pthread_rwlockattr_init(pthread_rwlockattr_t *attr);如果调用pthread_rwlockattr_init 来指定已初始化的读写锁属性对象则结果是不确定的。读写锁属性对象初始化一个或多个读写锁之后影响该对象的任何函数包括销毁不会影响先前已初始化的读写锁。pthread_rwlockattr_init 返回值如果成功pthread_rwlockattr_init() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。ENOMEM描述: 内存不足无法初始化读写锁属性对象。销毁读写锁属性pthread_rwlockattr_destroy(3C) 可用来销毁读写锁属性对象。pthread_rwlockattr_destroy 语法#include pthread.hint pthread_rwlockattr_destroy(pthread_rwlockattr_t *attr);在再次调用pthread_rwlockattr_init() 重新初始化该对象之前使用该对象所产生的影响是不确定的。实现可以导致pthread_rwlockattr_destroy() 将attr 所引用的对象设置为无效值。读写锁属性第4 章• 用同步对象编程131pthread_rwlockattr_destroy 返回值如果成功pthread_rwlockattr_destroy() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EINVAL描述: attr 指定的值无效。设置读写锁属性pthread_rwlockattr_setpshared(3C) 可用来设置由进程共享的读写锁属性。pthread_rwlockattr_setpshared 语法#include pthread.hint pthread_rwlockattr_setpshared(pthread_rwlockattr_t *attr,int pshared);读写锁属性可以为以下值之一PTHREAD_PROCESS_SHARED描述: 允许可访问用于分配读写锁的内存的任何线程对读写锁进行处理。即使该锁是在由多个进程共享的内存中分配的也允许对其进行处理。PTHREAD_PROCESS_PRIVATE描述: 读写锁只能由某些线程处理这些线程与初始化该锁的线程在同一进程中创建。如果不同进程的线程尝试对此类读写锁进行处理则其行为是不确定的。由进程共享的属性的缺省值为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。pthread_rwlockattr_setpshared 返回值如果成功pthread_rwlockattr_setpshared() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EINVAL描述: attr 或pshared 指定的值无效。获取读写锁属性pthread_rwlockattr_getpshared(3C) 可用来获取由进程共享的读写锁属性。读写锁属性132 多线程编程指南• 2006年10月pthread_rwlockattr_getpshared 语法#include pthread.hint pthread_rwlockattr_getpshared(const pthread_rwlockattr_t *attr,int *pshared);pthread_rwlockattr_getpshared() 从attr 引用的已初始化属性对象中获取由进程共享的属性的值。pthread_rwlockattr_getpshared 返回值如果成功pthread_rwlockattr_getpshared() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EINVAL描述: attr 或pshared 指定的值无效。使用读写锁配置读写锁的属性之后即可初始化读写锁。以下函数用于初始化或销毁读写锁、锁定或解除锁定读写锁或尝试锁定读写锁。下表列出了本节中讨论的用来处理读写锁的函数。表4–9处理读写锁的例程操作相关函数说明初始化读写锁第134 页中的“pthread_rwlock_init 语法”读取读写锁中的锁第134 页中的“pthread_rwlock_rdlock 语法”读取非阻塞读写锁中的锁第135 页中的“pthread_rwlock_tryrdlock 语法”写入读写锁中的锁第136 页中的“pthread_rwlock_wrlock 语法”写入非阻塞读写锁中的锁第136 页中的“pthread_rwlock_trywrlock 语法”解除锁定读写锁第137 页中的“pthread_rwlock_unlock 语法”销毁读写锁第138 页中的“pthread_rwlock_destroy 语法”初始化读写锁使用pthread_rwlock_init(3C) 可以通过attr 所引用的属性初始化rwlock 所引用的读写锁。使用读写锁第4 章• 用同步对象编程133pthread_rwlock_init 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *rwlock,const pthread_rwlockattr_t *attr);pthread_rwlock_t rwlock PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;如果attr 为NULL则使用缺省的读写锁属性其作用与传递缺省读写锁属性对象的地址相同。初始化读写锁之后该锁可以使用任意次数而无需重新初始化。成功初始化之后读写锁的状态会变为已初始化和未锁定。如果调用pthread_rwlock_init() 来指定已初始化的读写锁则结果是不确定的。如果读写锁在使用之前未初始化则结果是不确定的。对于Solaris 线程请参见第186 页中的“rwlock_init 语法”。如果缺省的读写锁属性适用则PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER 宏可初始化以静态方式分配的读写锁其作用与通过调用pthread_rwlock_init() 并将参数attr 指定为NULL 进行动态初始化等效区别在于不会执行错误检查。pthread_rwlock_init 返回值如果成功pthread_rwlock_init() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。如果pthread_rwlock_init() 失败将不会初始化rwlock并且rwlock 的内容是不确定的。EINVAL描述: attr 或rwlock 指定的值无效。获取读写锁中的读锁pthread_rwlock_rdlock(3C) 可用来向rwlock 所引用的读写锁应用读锁。pthread_rwlock_rdlock 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock );如果写入器未持有读锁并且没有任何写入器基于该锁阻塞则调用线程会获取读锁。如果写入器未持有读锁但有多个写入器正在等待该锁时调用线程是否能获取该锁是不确使用读写锁134 多线程编程指南• 2006年10月定的。如果某个写入器持有读锁则调用线程无法获取该锁。如果调用线程未获取读锁则它将阻塞。调用线程必须获取该锁之后才能从pthread_rwlock_rdlock() 返回。如果在进行调用时调用线程持有rwlock 中的写锁则结果是不确定的。为避免写入器资源匮乏允许在多个实现中使写入器的优先级高于读取器。例如Solaris线程实现中写入器的优先级高于读取器。请参见第188 页中的“rw_rdlock 语法”。一个线程可以在rwlock 中持有多个并发的读锁该线程可以成功调用pthread_rwlock_rdlock() n 次。该线程必须调用pthread_rwlock_unlock() n 次才能执行匹配的解除锁定操作。如果针对未初始化的读写锁调用pthread_rwlock_rdlock()则结果是不确定的。线程信号处理程序可以处理传送给等待读写锁的线程的信号。从信号处理程序返回后线程将继续等待读写锁以执行读取就好像线程未中断一样。pthread_rwlock_rdlock 返回值如果成功pthread_rwlock_rdlock() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EINVAL描述: attr 或rwlock 指定的值无效。读取非阻塞读写锁中的锁pthread_rwlock_tryrdlock(3C) 应用读锁的方式与pthread_rwlock_rdlock() 类似区别在于如果任何线程持有rwlock 中的写锁或者写入器基于rwlock 阻塞则pthread_rwlock_tryrdlock() 函数会失败。对于Solaris 线程请参见第188 页中的“rw_tryrdlock 语法”。pthread_rwlock_tryrdlock 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);pthread_rwlock_tryrdlock 返回值如果获取了用于在rwlock 所引用的读写锁对象中执行读取的锁则pthread_rwlock_tryrdlock() 将返回零。如果没有获取该锁则返回用于指明错误的错误号。EBUSY描述: 无法获取读写锁以执行读取因为写入器持有该锁或者基于该锁已阻塞。使用读写锁第4 章• 用同步对象编程135写入读写锁中的锁pthread_rwlock_wrlock(3C) 可用来向rwlock 所引用的读写锁应用写锁。pthread_rwlock_wrlock 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock );如果没有其他读取器线程或写入器线程持有读写锁rwlock则调用线程将获取写锁。否则调用线程将阻塞。调用线程必须获取该锁之后才能从pthread_rwlock_wrlock() 调用返回。如果在进行调用时调用线程持有读写锁读锁或写锁则结果是不确定的。为避免写入器资源匮乏允许在多个实现中使写入器的优先级高于读取器。例如Solaris线程实现允许写入器的优先级高于读取器。请参见第189 页中的“rw_wrlock 语法”。如果针对未初始化的读写锁调用pthread_rwlock_wrlock()则结果是不确定的。线程信号处理程序可以处理传送给等待读写锁以执行写入的线程的信号。从信号处理程序返回后线程将继续等待读写锁以执行写入就好像线程未中断一样。pthread_rwlock_wrlock 返回值如果获取了用于在rwlock 所引用的读写锁对象中执行写入的锁则pthread_rwlock_rwlock() 将返回零。如果没有获取该锁则返回用于指明错误的错误号。写入非阻塞读写锁中的锁pthread_rwlock_trywrlock(3C) 应用写锁的方式与pthread_rwlock_wrlock() 类似区别在于如果任何线程当前持有用于读取和写入的rwlock则pthread_rwlock_trywrlock() 函数会失败。对于Solaris 线程请参见第190 页中的“rw_trywrlock 语法”。pthread_rwlock_trywrlock 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);如果针对未初始化的读写锁调用pthread_rwlock_trywrlock()则结果是不确定的。线程信号处理程序可以处理传送给等待读写锁以执行写入的线程的信号。从信号处理程序返回后线程将继续等待读写锁以执行写入就好像线程未中断一样。使用读写锁136 多线程编程指南• 2006年10月pthread_rwlock_trywrlock 返回值如果获取了用于在rwlock 引用的读写锁对象中执行写入的锁则pthread_rwlock_trywrlock() 将返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EBUSY描述: 无法为写入获取读写锁因为已为读取或写入锁定该读写锁。解除锁定读写锁pthread_rwlock_unlock(3C) 可用来释放在rwlock 引用的读写锁对象中持有的锁。pthread_rwlock_unlock 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_unlock (pthread_rwlock_t *rwlock);如果调用线程未持有读写锁rwlock则结果是不确定的。对于Solaris 线程请参见第190 页中的“rw_unlock 语法”。如果通过调用pthread_rwlock_unlock() 来释放读写锁对象中的读锁并且其他读锁当前由该锁对象持有则该对象会保持读取锁定状态。如果pthread_rwlock_unlock() 释放了调用线程在该读写锁对象中的最后一个读锁则调用线程不再是该对象的属主。如果pthread_rwlock_unlock() 释放了该读写锁对象的最后一个读锁则该读写锁对象将处于无属主、解除锁定状态。如果通过调用pthread_rwlock_unlock() 释放了该读写锁对象的最后一个写锁则该读写锁对象将处于无属主、解除锁定状态。如果pthread_rwlock_unlock() 解除锁定该读写锁对象并且多个线程正在等待获取该对象以执行写入则通过调度策略可确定获取该对象以执行写入的线程。如果多个线程正在等待获取读写锁对象以执行读取则通过调度策略可确定等待线程获取该对象以执行写入的顺序。如果多个线程基于rwlock 中的读锁和写锁阻塞则无法确定读取器和写入器谁先获得该锁。如果针对未初始化的读写锁调用pthread_rwlock_unlock()则结果是不确定的。pthread_rwlock_unlock 返回值如果成功pthread_rwlock_unlock() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。销毁读写锁pthread_rwlock_destroy(3C) 可用来销毁rwlock 引用的读写锁对象并释放该锁使用的任何资源。使用读写锁第4 章• 用同步对象编程137pthread_rwlock_destroy 语法#include pthread.hint pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);pthread_rwlock_t rwlock PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;在再次调用pthread_rwlock_init() 重新初始化该锁之前使用该锁所产生的影响是不确定的。实现可能会导致pthread_rwlock_destroy() 将rwlock 所引用的对象设置为无效值。如果在任意线程持有rwlock 时调用pthread_rwlock_destroy()则结果是不确定的。尝试销毁未初始化的读写锁会产生不确定的行为。已销毁的读写锁对象可以使用pthread_rwlock_init() 来重新初始化。销毁读写锁对象之后如果以其他方式引用该对象则结果是不确定的。对于Solaris 线程请参见第191 页中的“rwlock_destroy 语法”。pthread_rwlock_destroy 返回值如果成功pthread_rwlock_destroy() 会返回零。否则将返回用于指明错误的错误号。EINVAL描述: attr 或rwlock 指定的值无效。跨进程边界同步每个同步元语都可以跨进程边界使用。通过确保同步变量位于共享内存段中并调用适当的init() 例程可设置元语。元语必须已经初始化并且其共享属性设置为在进程间使用。生成方和使用者问题示例示例4–17 说明了位于不同进程中的生成方和使用者的问题。主例程将与其子进程共享的全零内存段映射到其地址空间。创建子进程是为了运行使用者父进程则运行生成方。本示例还说明了生成方和使用者的驱动程序。producer_driver() 可从stdin 读取字符并调用producer()。consumer_driver() 通过调用consumer() 来获取字符并将这些字符写入stdout 中。示例4–17 中的数据结构与示例4–4 中所示用于条件变量示例的结构类似。两个信号分别空缓冲区和满缓冲区的数量通过这些信号可确保生成方等待缓冲区变空使用者等待缓冲区变满为止。跨进程边界同步138 多线程编程指南• 2006年10月示例4–17跨进程边界同步main() {int zfd;buffer_t *buffer;pthread_mutexattr_t mattr;pthread_condattr_t cvattr_less, cvattr_more;zfd open(/dev/zero, O_RDWR);buffer (buffer_t *)mmap(NULL, sizeof(buffer_t),PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, zfd, 0);buffer-occupied buffer-nextin buffer-nextout 0;pthread_mutex_attr_init(mattr);pthread_mutexattr_setpshared(mattr,PTHREAD_PROCESS_SHARED);pthread_mutex_init(buffer-lock, mattr);pthread_condattr_init(cvattr_less);pthread_condattr_setpshared(cvattr_less, PTHREAD_PROCESS_SHARED);pthread_cond_init(buffer-less, cvattr_less);pthread_condattr_init(cvattr_more);pthread_condattr_setpshared(cvattr_more,PTHREAD_PROCESS_SHARED);pthread_cond_init(buffer-more, cvattr_more);跨进程边界同步第4 章• 用同步对象编程139示例4–17 跨进程边界同步续if (fork() 0)consumer_driver(buffer);elseproducer_driver(buffer);}void producer_driver(buffer_t *b) {int item;while (1) {item getchar();if (item EOF) {producer(b, ‘\0’);break;} elseproducer(b, (char)item);}}void consumer_driver(buffer_t *b) {char item;跨进程边界同步140 多线程编程指南• 2006年10月示例4–17 跨进程边界同步续while (1) {if ((item consumer(b)) ’\0’)break;putchar(item);}}比较元语线程中最基本的同步元语是互斥锁。因此在内存使用和执行时间这两个方面互斥锁都是最高效的机制。互斥锁的基本用途是按顺序访问资源。线程中第二高效的元语是条件变量。条件变量的基本用途是基于状态的变化进行阻塞。条件变量可提供线程等待功能。请注意线程在基于条件变量阻塞之前必须首先获取互斥锁在从pthread_cond_wait() 返回之后必须解除锁定互斥锁。线程还必须在状态发生改变期间持有互斥锁然后才能对pthread_cond_signal() 进行相应的调用。信号比条件变量占用更多内存。由于信号变量基于状态而非控制来工作因此在某些情况下更易于使用。与锁不同信号没有属主。任何线程都可以增加已阻塞的信号。通过读写锁可以对受保护的资源进行并发读取和独占写入。读写锁是可以在读取或写入模式下锁定的单一实体。要修改资源线程必须首先获取互斥写锁。必须释放所有读锁之后才允许使用互斥写锁。比较元语第4 章• 用同步对象编程141142使用Solaris 软件编程本章介绍多线程与Solaris 软件的交互方式以及软件经过更改后支持多线程的方式。第147 页中的“进程创建exec 和exit 问题”第148 页中的“计时器、报警与剖析”第149 页中的“非本地转向setjmp 和longjmp”第149 页中的“资源限制”第149 页中的“LWP 和调度类”第151 页中的“扩展传统信号”第161 页中的“I/O 问题”进程创建中的fork 问题Solaris 9 产品和更早Solaris 发行版中处理fork() 的缺省方式与在POSIX 线程中处理fork()的方式稍有不同。对于Solaris 9 之后的Solaris 发行版在所有情况下fork() 都会按照为POSIX 线程指定的方式工作。表5–1 对在Solaris 线程和pthread 中处理fork() 的相似与不同之处进行了比较。当可比较的接口在POSIX 线程或Solaris 线程中不可用时‘—’ 字符将出现在表列中。表5–1 比较POSIX 与Solaris fork() 的处理Solaris 接口POSIX 线程接口Fork-one 模型fork1(2) fork(2)Fork-all 模型forkall(2) forkall(2)fork 安全性— pthread_atfork(3C)5第5 章143Fork-One 模型如表5–1 所示pthread fork(2) 函数的行为与Solaris fork1(2) 函数的行为相同。pthreadfork(2) 函数和Solaris fork1(2) 函数都将创建新的进程并将完整的地址空间复制到子进程中。但是这两个函数都只将调用线程复制到子进程中。当子进程直接调用exec() 时将调用线程复制到子进程中非常有用大多数情况下此操作发生在对fork() 的调用之后。在这种情况下子进程不需要复制fork() 以外的任何线程。在子进程中调用fork() 之后和调用exec() 之前请不要调用任何库函数。某个库函数可能会使用父进程在调用fork() 时所持有的锁。调用某个exec() 处理程序之前子进程可能仅执行异步信号安全操作。Fork-One 安全问题和解决方案除了通常关注的问题如锁定共享数据以外当只有fork() 线程处于运行状态时还应根据fork 子进程的操作来处理库。问题在于子进程中的唯一线程可能会尝试获取由未复制到子进程中的线程持有的锁定。大多数程序不可能遇到此问题。从fork() 返回后大多数程序都会调用子进程中的exec()。但是如果程序在调用exec() 之前必须在子进程中执行操作或永远不会调用exec()则子进程可能会遇到死锁。每个库编写者都应提供安全的解决方案尽管提供一个非fork 安全的库不是一个很大的问题。例如假设当T2 fork 新进程时T1 在进行打印且对printf() 持有锁定。在子进程中如果唯一的线程(T2) 调用printf()则T2 将快速死锁。POSIX fork() 或Solaris fork1() 函数仅复制用于调用fork() 或fork1() 的线程。如果调用Solaris forkall() 来复制所有线程则此问题不是要关注的问题。但是forkall() 可能会导致其他问题使用时应小心。例如如果一个线程调用forkall()则将在子进程中复制对文件执行I/O 的父线程。线程的两个副本都将继续对同一个文件执行I/O一个副本在父进程中一个副本在子进程中这将导致出现异常或文件损坏。要防止在调用fork1() 时出现死锁请确保在执行fork 时任何锁定都未被持有。防止死锁的最有效的方式就是让fork 线程获取可能由子进程使用的所有锁定。由于无法获取对printf() 的所有锁定由于printf() 由libc 所有因此必须确保在使用fork() 时没有使用printf()。要管理库中的锁定应执行以下操作确定库使用的所有锁定。确定库所使用锁定的锁定顺序。如果没有使用严格的锁定顺序则必须谨慎管理锁定获取。安排在fork 时获取所有锁定。在以下示例中库使用的锁定列表为{L1,...Ln}。这些锁定的锁定顺序也为L1...Ln。进程创建中的fork 问题144 多线程编程指南• 2006年10月mutex_lock(L1);mutex_lock(L2);fork1(...);mutex_unlock(L1);mutex_unlock(L2);使用Solaris 线程或POSIX 线程时应该在库的.init() 部分中添加对pthread_atfork(f1,f2, f3) 的调用。f1()、f2()、f3() 定义如下f1() /* This is executed just before the process forks. */{mutex_lock(L1); |mutex_lock(...); | -- ordered in lock ordermutex_lock(Ln); |} Vf2() /* This is executed in the child after the process forks. */{mutex_unlock(L1);mutex_unlock(...);mutex_unlock(Ln);}f3() /* This is executed in the parent after the process forks. */{mutex_unlock(L1);mutex_unlock(...);进程创建中的fork 问题第5 章• 使用Solaris 软件编程145mutex_unlock(Ln);}虚拟fork vfork标准vfork(2) 函数在多线程程序中并不安全。vfork(2)与fork1(2) ¤样仅复制子进程中的调用线程。就像在非线程实现中一样vfork() 不会复制子进程的地址空间。请注意子进程中的线程在调用exec(2) 之前不会更改内存。vfork() 为子进程提供父地址空间。子进程调用exec() 或退出之后父进程将取回其地址空间。子进程不得更改父进程的状态。例如如果在对vfork() 的调用与对exec() 的调用之间创建新的线程则会出现灾难性问题。解决方案 pthread_atfork使用Fork-One 模型时请使用pthread_atfork() 来防止死锁。#include pthread.hint pthread_atfork(void (*prepare) (void), void (*parent) (void),void (*child) (void) );pthread_atfork() 函数声明了在调用fork() 的线程的上下文中的fork() 前后调用的fork()处理程序。在fork() 启动前调用prepare 处理程序。在父进程中返回fork() 后调用parent 处理程序。在子进程中返回fork() 后调用child 处理程序。可以将任何处理程序参数都设置为NULL。对pthread_atfork() 进行连续调用的顺序非常重要。例如prepare 处理程序可能会获取所有需要的互斥。然后parent 和child 处理程序可能会释放互斥。获取所有需要的互斥的prepare 处理程序可确保在对进程执行fork 之前所有相关的锁定都由调用fork 函数的线程持有。此技术可防止子进程中出现死锁。pthread_atfork 返回值调用成功完成后pthread_atfork() 将返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果检测到以下情况pthread_atfork() 将失败并返回对应的值。ENOMEM描述: 用于记录fork 处理程序地址的表空间不足。进程创建中的fork 问题146 多线程编程指南• 2006年10月Fork-all 模型Solaris forkall(2) 函数可以复制地址空间以及子进程中的所有线程。地址空间复制非常有用例如在子进程永远不调用exec(2) 但会使用其父地址空间的副本时。当进程中的某个线程调用Solaris forkall(2) 时在可中断的系统调用中阻塞的线程将返回EINTR。请注意不要创建同时由父进程和子进程持有的锁定。通过调用包含MAP_SHARED 标志的mmap() 在共享内存中分配锁定时会出现父进程和子进程同时持有锁定的情况。如果使用Fork-One 模型则不会出现此问题。选择正确的Fork从Solaris 10 发行版开始对fork() 的调用与对fork1() 的调用相同。具体来说在子进程中仅复制调用线程。此行为与POSIX fork() 的行为相同。在以前的Solaris 软件发行版中fork() 的行为取决于应用程序是否与POSIX 线程库相链接。如果与-lthreadSolaris 线程链接但没有与-lpthreadPOSIX 线程链接则fork() 与forkall() 相同。如果与-lpthread 链接无论fork() 是否还与-lthread 链接fork() 都与fork1() 相同。从Solaris 10 发行版开始多线程不需要-lthread 和-lpthread。标准C 库为两组应用程序程序接口提供所有的线程支持。需要复制所有fork 语义的应用程序必须调用forkall()。调用任何fork() 函数后使用全局状态时要非常小心。例如当一个线程连续读取文件而进程中的另一个线程成功fork 时每个进程都包含读取该文件的线程。由于在调用fork() 后会共享文件描述符的查找指针因此在子线程获取数据的同时父进程会获取不同的数据。由于父线程和子线程将获取不同的数据因此会给连续读取访问带来间隙。进程创建exec 和exit 问题exec(2) 和exit(2) 系统调用的工作方式与这些函数在单线程进程中的工作方式相同但以下情况例外。在多线程应用程序中这些函数将销毁地址空间中的所有线程。销毁所有执行资源和所有活动线程之前这两个调用将阻塞。exec() 重新生成进程时exec() 将创建单个轻量进程(lightweight process, LWP)。进程启动代码将生成初始线程。通常如果初始线程返回则该线程将调用exit()且进程将被销毁。当进程中的所有线程都退出时进程将退出。从包含多个线程的进程中调用任何exec() 函数时将终止所有线程并装入和执行新的可执行映像。但不会调用destructor 函数。进程创建exec 和exit 问题第5 章• 使用Solaris 软件编程147计时器、报警与剖析在Solaris 2.5 发行版中已针对每LWP 计时器和每线程报警声明了“生命周期结束时间”。请参见timer_create(3RT)、alarm(2) 或setitimer(2) 手册页。现在每LWP 计时器和每线程报警都被替换为每进程变体这些内容在本节中加以介绍。最初每个LWP 都有唯一的实时时间间隔计时器和报警与LWP 绑定的线程可以使用该计时器和报警。当计时器或报警过期时会向线程传送一个信号。每个LWP 还有一个虚拟时间计时器或配置文件时间间隔计时器与LWP 绑定的线程可以使用这些计时器。当时间间隔计时器过期时系统会根据需要将SIGVTALRM 或SIGPROF 发送到拥有该时间间隔计时器的LWP。每LWPPOSIX 计时器在Solaris 2.3 和2.4 发行版中timer_create(3RT) 函数返回一个包含计时器ID 的计时器对象该ID 仅在调用LWP 中有意义。到期信号将被传送到该LWP。由于返回的计数器对象的行为只有绑定线程可以使用POSIX 计时器工具。即使使用受到限制Solaris 2.3 和2.4 发行版中多线程应用程序的POSIX 计时器也不可靠。这些计时器不能可靠地屏蔽生成的信号也不能可靠地传送sigvent 结构中的关联值。在Solaris 2.5 发行版中引入的应用程序可以创建每进程计时器。编译应用时定义了_POSIX_PER_PROCESS_TIMERS 宏或通过使用大于或等于199506L 的值定义宏_POSIX_C_SOURCE 来编译应用程序。从Solaris 9 发行版起生效所有的计时器都针对每个进程但虚拟时间计时器和配置文件时间间隔计时器除外它们仍然针对每个LWP。有关ITIMER_VIRTUAL 和ITIMER_PROF请参见setitimer(2)。每进程计时器的计时器ID 在任何LWP 中都可用。系统将针对进程而非针对特定LWP生成到期信号。只能通过timer_delete(3RT) 或在进程终止时删除每进程计时器。每线程报警在Solaris 2.3 和2.4 发行版中对alarm(2) 或setitimer(2) 的调用仅在调用LWP 中有意义。LWP 创建终止时将自动删除这类计时器。由于此行为只有alarm() 或setitimer() 可以使用绑定线程。即使限于使用绑定线程Solaris 2.3 和2.4 多线程应用程序中的alarm() 和setitimer() 计时器也不可靠。特别是在从发出这些调用的绑定线程屏蔽信号方面alarm() 和settimer()计时器不可靠。如果不需要这类屏蔽则这两个系统调用可在绑定线程中可靠地工作。在Solaris 2.5 发行版中调用alarm() 时与-lpthread (POSIX) 线程链接的应用程序将获取每个进程传送的SIGALRM。alarm() 生成的SIGALRM是针对进程生成而不是针对特定LWP生成。另外进程终止时将重置报警。计时器、报警与剖析148 多线程编程指南• 2006年10月使用Solaris 2.5 之前的发行版编译的应用程序或没有与-lpthread 链接的应用程序将继续查看每个LWP 传送的信号这些信号是由alarm() 和setitimer() 生成的。对alarm() 或setitimer(ITIMER_REAL) 的调用将导致生成的SIGALRM 信号被发送到进程从Solaris 9 发行版开始生效。剖析多线程程序在Solaris 2.6 以前的Solaris 发行版中在多线程程序中调用profil() 仅影响调用LWP。创建LWP 时不会继承配置文件状态。要使用全局配置文件缓冲区来配置多线程程序线程启动时每个线程都需要调用profil()。此外每个线程必须为绑定线程。这些限制很麻烦。它们不能顺利支持动态打开和关闭剖析。在Solaris 2.6 以及更高发行版中对多线程进程的profil() 系统调用具有全局影响力。对profil() 的调用将影响进程中的所有LWP 和线程。profil() 可能会使与以前的每LWP 语义相关的应用程序中断。但是预计调用profil() 可以改进需要在运行时动态打开和关闭剖析的多线程程序。非本地转向setjmp 和longjmpsetjmp() 和longjmp() 的范围限于一个线程该线程在大多数时间是可接受的。但是限制的范围意味着只有在同一个线程中执行setjmp() 时处理信号的线程才能执行longjmp()。资源限制资源限制是对整个进程设置的且通过添加进程中所有线程的资源使用来加以确定。超过软资源限制时会向违例线程发送相应的信号。可通过getrusage(3C) 使用进程中所使用的所有资源。LWP 和调度类Solaris 内核具有三种调度类。优先级最高的调度类是实时(RT) 类。优先级居中的调度类是system。不能将system 类应用于用户进程。优先级最低的调度类为分时(TS) 类也是缺省类。系统将针对每个LWP 维护调度类。创建进程时初始LWP 将继承调度类和在父进程中创建LWP 的优先级。随着所创建进程数目的增多其关联的LWP 也会继承此调度类和优先级。线程具有其基础LWP 的调度类和优先级。进程中的每个LWP 都有内核可见的唯一调度类和优先级。线程优先级可以控制同步对象的争用情况。缺省情况下LWP 处于分时类中。对于与计算绑定的多线程线程优先级不是非常有用。对于使用MT库频繁执行同步的多线程应用程序线程优先级更有意义。LWP 和调度类第5 章• 使用Solaris 软件编程149调度类是由priocntl(2) 设置的。指定前两个参数的方式确定只有调用LWP 还是一个或多个进程的所有LWP 受影响。priocntl() 的第三个参数是命令可以是以下命令之一。PC_GETCID 获取特定类的类ID 和类属性。PC_GETCLINFO 获取特定类的类名称和类属性。PC_GETPARMS 获取进程、包含进程的LWP 或一组进程的类标识符和类特定调度参数。PC_SETPARMS 设置进程、包含进程的LWP 或一组进程的类标识符和类特定调度参数。请注意priocntl() 会影响与调用线程关联的LWP 的调度。对于未绑定线程返回对priocntl() 的调用后无法保证调用线程与受影响的LWP 关联。分时调度分时调度可以在分时调度类的LWP 中公平地分布处理资源。内核的其他部分可以在短时间内独占处理器而不会缩短用户察觉的响应时间。priocntl(2) 调用可以设置一个或多个进程的nice(2) 级别。priocntl() 调用还会影响进程中所有分时类LWP 的nice() 级别。nice() 级别的范围通常为0 到20对于具有超级用户权限的进程该范围为-20 到20。值越低优先级越高。分时LWP 的分发优先级是根据LWP 的即时CPU 使用率及其nice() 级别计算出来的。nice() 级别指示LWP 相对于分时调度程序的优先级。nice() 值越大的LWP 获得的总处理份额越小但都为非零值。接收处理量较大的LWP 的优先级与接收处理量很少或没有接收任何处理的LWP 的优先级要低。实时调度可以将实时类(RT) 应用于整个进程或应用于进程中的一个或多个LWP。必须具有超级用户权限才能使用实时类。与分时类的nice(2) 级别不同可以分别或联合为分类为实时类的LWP 指定优先级。priocntl(2) 调用将影响进程中所有实时LWP 的属性。调度程序始终会分发优先级最高的实时LWP。当优先级较高的LWP 可以运行时优先级高的实时LWP 优先于优先级较低的LWP。优先的LWP 置于其级别队列的开头。实时LWP 始终控制着处理器直到优先处理了LWP、LWP 暂停或更改了其实时优先级为止。RT 类的LWP 绝对优先于TS 类中的进程。新的LWP 将继承父进程或LWP 的调度类。RT 类LWP 将继承父进程的时间¤ù无论是有限的还是无限的。有限的时间片LWP 将始终运行直到LWP 终止、中断了I/O 事件、优先级较高的可运行实时进程优先于该LWP 执行或时间片到期为止。只有在LWP 终止、中断或其他实时进程优先于该LWP 执行时间片无限的LWP 才停止执行操作。LWP 和调度类150 多线程编程指南• 2006年10月公平共享调度程序公平共享调度程序(fair share scheduler, FSS) 调度类允许根据份额来分配CPU 时间。缺省情况下FSS 调度类与TS 和交互式(interactive, IA) 调度类使用相同的优先级范围0 到59。进程中的所有LWP 必须在同一调度类中运行。FSS 类将调度单个LWP而不是整个进程。因此混合使用FSS 和TS/IA 类中的进程可能会导致在这两种情况下出现意外的调度行为。TS/IA 或FSS 调度类进程不会争用相同的CPU。处理器集可以在系统中混合TS/IA 与FSS。但是每个处理器集中的所有进程都必须属于TS/IA 调度类或FSS 调度类。固定优先级调度FX固定优先级调度类可以指定没有为适应资源占用而调整的固定优先级和时间量程。进程优先级只能由指定优先级的进程或具有适当权限的进程进行更改。有关FX 的更多信息请参见priocntl(1) 和dispadmin(1M) 手册页。此类中的线程与TS 和交互式(interactive, IA) 调度类共享相同的优先级范围0 到59。TS通常为缺省调度类。FX 通常与TS 结合使用。扩展传统信号传统的UNIX 信号模型通过相当自然的方式扩展到线程。关键特征是信号是在进程范围内部署的而信号掩码是针对每个进程部署的。信号的进程范围部署是使用传统的机制signal(3C)、sigaction(2) 等建立的。当信号处理程序标记为SIG_DFL 或SIG_IGN 时将对整个接收进程执行信号接收操作。这些信号包括退出、核心转储、停止、继续和忽略。系统将针对进程中的所有线程执行这些信号的接收操作。因此不存在哪个线程拾取信号的问题。退出、核心转储、停止、继续和忽略信号都没有处理程序。有关信号的基本信息请参见signal(5)。每个线程都有自己的信号掩码。当线程使用的内存或状态同时也被信号处理程序使用时可通过信号掩码来阻塞某些信号。进程中的所有线程都共享由sigaction(2) 及其变体设置的一组信号处理程序。一个进程中的线程不能将信号发送到另一个进程中的特定线程。通过kill(2)、sigsend(2)或sigqueue(3RT) 发送到进程的信号由该进程中任何接收线程来处理。信号被分为以下类别陷阱、异常和中断。异常是以同步方式生成的信号。陷阱和中断是以异步方式生成的信号。就像在传统的UNIX 中一样如果信号处于暂挂状态则该信号的其他实例通常没有其他影响。暂挂信号由位表示而不是由计数器表示。但是通过sigqueue(3RT) 接口发送的信号允许在进程中对同一信号的多个实例排队。扩展传统信号第5 章• 使用Solaris 软件编程151对于单线程进程而言线程接收信号时如果被阻塞在系统调用中则该线程可能很早就会返回。如果线程很早就返回则该线程会返回EINTR 错误代码或在I/O 调用中传输的字节数比请求的字节数要少。对多线程程序特别重要的一点就是信号对pthread_cond_wait(3C) 产生的影响。此调用通常仅针对pthread_cond_signal(3C) 或pthread_cond_broadcast(3C) 返回零而不会出现任何错误。但是如果等待线程接收传统的UNIX 信号则pthread_cond_wait() 将返回零即使唤醒是虚假的也是如此。在这种情况下Solaris 线程cond_wait(3C) 函数将返回EINTR。有关更多信息请参见第160 页中的“中断对条件变量的等待”。同步信号陷阱如SIGILL、SIGFPE 和SIGSEGV是由于对线程执行操作引起的如除以零或引用不存在的内存。陷阱仅由导致陷阱的线程处理。进程中的多个线程可以同时生成和处理同种类型的陷阱。可以很容易地针对同时生成的信号将信号扩展到各个线程。可以针对生成同步信号的线程调用处理程序。但是如果进程选择不建立相应的信号处理程序则出现陷阱时将执行缺省操作。即使针对生成的信号阻塞违例线程也会执行缺省操作。这类信号的缺省操作是终止进程可能还会进行核心转储。这类同步信号通常意味着整个进程出现严重问题而不仅仅是线程出现问题。在这种情况下终止进程通常是很好的选择。异步信号中断如SIGINT 和SIGIO与任何线程都是异步的而且是由进程外的某些操作引起的。这些中断可能是其他进程显式发送的信号也可能代表外部操作如用户键入Ctrl-C 组合键。中断可由信号掩码允许中断的任何线程来处理。即使有多个线程可以接收中断也只能选择一个线程。将同一信号的多个实例发送到进程时每个实例都可由单独的线程来处理。但是可用线程不得屏蔽信号。当所有的线程都屏蔽信号时信号将被标记为暂挂而由取消屏蔽信号的第一个线程来处理信号。延续语义延续语义是传统的处理信号的方式。信号处理程序返回时将控制恢复进程在中断时所处的位置。此控制恢复非常适合于单线程进程中的异步信号如示例5–1 所示。在其他编程语言如PL/1中此控制恢复还用作异常处理机制。扩展传统信号152 多线程编程指南• 2006年10月示例5–1延续语义unsigned int nestcount;unsigned int A(int i, int j) {nestcount;if (i0)return(j1)else if (j0)return(A(i-1, 1));elsereturn(A(i-1, A(i, j-1)));}void sig(int i) {printf(nestcount %d\n, nestcount);}main() {sigset(SIGINT, sig);A(4,4);}扩展传统信号第5 章• 使用Solaris 软件编程153对信号执行的操作本节介绍对信号执行的操作。第154 页中的“设置线程的信号掩码”第154 页中的“将信号发送到特定线程”第154 页中的“等待指定信号”第155 页中的“在给定时间内等待指定的信号”设置线程的信号掩码pthread_sigmask(3C) 对线程执行sigprocmask(2) 对进程所执行的操作。pthread_sigmask()可以设置thread 的信号掩码。创建新的线程时其初始掩码是从其创建者继承的。在多线程进程中对sigprocmask() 执行调用等效于对pthread_sigmask() 执行调用。有关更多信息请参见sigprocmask(2) 手册页。将信号发送到特定线程pthread_kill(3C) 是kill(2) 的线程模拟。pthread_kill() 可以将信号发送到特定线程。发送到指定线程的信号不同于发送到进程的信号。将信号发送到进程时信号可由该进程中的任何线程来处理。通过pthread_kill() 发送的信号只能由指定线程来处理。可以使用pthread_kill() 将信号仅发送到当前进程中的线程。由于thread_t 类型的线程标识符的范围是本地因此不能指定当前进程范围以外的线程。通过目标线程接收信号时调用的操作处理程序SIG_DFL 或SIG_IGN通常为全局操作。如果将SIGXXX 发送到线程且SIGXXX 的作用是中止进程则目标线程接收信号时将中止整个进程。等待指定信号对于多线程程序sigwait(2) 是可供使用的首选接口因为sigwait() 可以很好地处理异步生成的信号。sigwait() 将导致调用线程等待直到由其设置参数标识的任何信号被传送到该线程为止。线程等待的同时系统将取消屏蔽由设置参数标识的信号但调用返回时将恢复原始掩码。由设置参数标识的所有信号必定会在所有线程包括调用线程上受到阻塞。否则sigwait() 可能无法正常工作。使用sigwait() 将线程与异步信号分离。创建一个侦听异步信号的线程时可同时创建其他线程来阻塞为此进程设置的任何异步信号。从Solaris 2.5 发行版开始可以使用sigwait() 的两个版本Solaris 2.5 版本和POSIX 标准版本。新的应用程序和新的库应该使用POSIX 标准接口因为Solaris 版本在未来的发行版中可能不可用。扩展传统信号154 多线程编程指南• 2006年10月以下示例显示了sigwait() 的两个版本的语法#include signal.h/* the Solaris 2.5 version*/int sigwait(sigset_t *set);/* the POSIXstandard version */int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);传送信号时POSIX sigwait() 将清除暂挂信号并将信号数字置于sig 中。许多线程可以同时调用sigwait()但是针对每个接收的信号仅返回一个线程。借助sigwait()可以同时处理异步信号。信号到达后处理这类信号的线程将立即调用sigwait() 并返回。通过确保所有线程包括sigwait() 的调用程序都屏蔽异步信号可确保信号仅由预期处理程序处理且安全地进行处理。通过始终屏蔽所有线程中的所有信号并在必要时调用sigwait()可以使应用程序中依赖于信号的线程的安全性大大提高。通常可以创建一个或多个为等待信号而调用sigwait() 的线程。由于sigwait() 甚至会检索屏蔽的信号因此一定要阻塞所有其他线程中的重要信号以便不会意外传送这些信号。信号到达时线程将从sigwait() 返回处理信号并再次调用sigwait() 以等待更多信号。信号处理线程并不限于使用异步信号安全函数。信号处理线程可采用通常的方式与其他线程同步。第167 页中的“MT接口安全级别”定义了异步信号安全类别。注– sigwait() 不能接收同步生成的信号。在给定时间内等待指定的信号sigtimedwait(3RT) 类似于sigwait(2)但在指定的时间内没有收到信号时sigtimedwait() 将失败并返回错误。定向于线程的信号借助定向于线程的信号的概念对UNIX 信号机制得到了扩展。定向于线程的信号就像普通的异步信号一样但定向于线程的信号是被发送到特定线程而不是进程。与安装用于处理信号的信号处理程序相比使用等待异步信号的单独线程可能更安全且更简单。扩展传统信号第5 章• 使用Solaris 软件编程155一种处理异步信号的更好方式是同步处理这些信号。通过调用sigwait(2)线程可以一直等待直到信号出现为止。请参见第154 页中的“等待指定信号”。示例5–2 异步信号和sigwait(2)main() {sigset_t set;void runA(void);int sig;sigemptyset(set);sigaddset(set, SIGINT);pthread_sigmask(SIG_BLOCK, set, NULL);pthread_create(NULL, 0, runA, NULL, PTHREAD_DETACHED, NULL);while (1) {sigwait(set, sig);printf(nestcount %d\n, nestcount);printf(received signal %d\n, sig);}}void runA() {A(4,4);exit(0);}扩展传统信号156 多线程编程指南• 2006年10月本示例将修改示例5–1 的代码。主例程将屏蔽SIGINT 信号创建一个子线程用于调用前一个示例的函数A并发出sigwait() 来处理SIGINT 信号。请注意信号在计算线程中将被屏蔽因为计算线程将从主线程继承其信号掩码。当且仅当主线程在sigwait() 内部不受阻塞时才能受到保护而不去处理SIGINT。另外请注意使用sigwait() 时不存在中断系统调用的危险。完成语义另一种处理信号的方式是使用完成语义。当信号指明发生灾难性情况导致没有理由继续执行当前代码块时请使用完成语义。信号处理程序将代替其余有问题的块运行。换句话说信号处理程序将完成该块。在示例5–3 中所讨论的块是if 语句的then 部分的主体。对setjmp(3C) 的调用会在jbuf 中保存程序的当前寄存器状态并返回0从而执行块。示例5–3完成语义sigjmp_buf jbuf;void mult_divide(void) {int a, b, c, d;void problem();sigset(SIGFPE, problem);while (1) {if (sigsetjmp(jbuf) 0) {printf(Three numbers, please:\n);scanf(%d %d %d, a, b, c);d a*b/c;printf(%d*%d/%d %d\n, a, b, c, d);}}扩展传统信号第5 章• 使用Solaris 软件编程157示例5–3 完成语义续}void problem(int sig) {printf(Couldn’t deal with them, try again\n);siglongjmp(jbuf, 1);}如果出现SIGFPE 浮点异常则系统将调用信号处理程序。信号处理程序将调用siglongjmp(3C)用于恢复jbuf 中保存的寄存器状态进而导致程序再次从sigsetjmp() 返回。保存的寄存器包括程序计数器和栈指针。但是此时sigsetjmp(3C) 将返回siglongjmp() 的第二个参数值为1。请注意块将被跳过而仅在下一次迭代while 循环期间执行。可以在多线程程序中使用sigsetjmp(3C) 和siglongjmp(3C)。请注意一个线程永远不会执行使用另一个线程的sigsetjmp() 结果的siglongjmp()。此外sigsetjmp() 和siglongjmp() 可以恢复和保存信号掩码而setjmp(3C) 和longjmp(3C) 不会执行这些操作。使用信号处理程序时请使用sigsetjmp() 和siglongjmp()。完成语义通常用于处理异常。需要特别指出的是Sun AdaTM 编程语言就使用此模型。注– 请记住不得将sigwait(2) 与同步信号一同使用。信号处理程序和异步信号安全与线程安全类似的概念就是异步信号安全。异步信号安全操作可保证不会干扰正被中断的操作。当信号处理程序操作干扰正被中断的操作时就会引发异步信号安全问题。例如假设程序正在调用printf(3S)且其调用程序调用printf() 时出现了信号。在这种情况下两个printf() 语句的输出彼此关联。要避免关联输出当printf() 可能被信号中断时处理程序不应直接调用printf()。无法使用同步元语来解决此问题。在信号处理程序与正被同步的操作之间执行的任何同步尝试都将立即产生死锁现象。扩展传统信号158 多线程编程指南• 2006年10月假设printf() 借助互斥来保护自身。现在假设调用printf() 进而通过互斥锁持有锁定的线程被信号中断。如果处理程序调用printf()则通过互斥锁持有锁定的线程将尝试再次利用互斥锁。尝试利用互斥锁将导致瞬间死锁。为避免处理程序与操作之间出现干扰请确保这种情况永远不会发生。或许您可以在关键时候屏蔽信号或从内部信号处理程序中仅调用异步信号安全操作。表5–2 中列出了POSIX 可确保异步信号安全的仅有例程。任何信号处理程序都可以安全地调用这些函数之一。表5–2异步信号安全函数_exit() fstat() read() sysconf()access() getegid() rename() tcdrain()alarm() geteuid() rmdir() tcflow()cfgetispeed() getgid() setgid() tcflush()cfgetospeed() getgroups() setpgid() tcgetattr()cfsetispeed() getpgrp() setsid() tcgetpgrp()cfsetospeed() getpid() setuid() tcsendbreak()chdir() getppid() sigaction() tcsetattr()chmod() getuid() sigaddset() tcsetpgrp()chown() kill() sigdelset() time()close() link() sigemptyset() times()creat() lseek() sigfillset() umask()dup2() mkdir() sigismember() uname()dup() mkfifo() sigpending() unlink()execle() open() sigprocmask() utime()execve() pathconf() sigsuspend() wait()fcntl() pause() sleep() waitpid()fork() pipe() stat() write()扩展传统信号第5 章• 使用Solaris 软件编程159中断对条件变量的等待将捕获到的已取消屏蔽的信号传送到等待条件变量的线程时线程将从虚假唤醒的信号处理程序中返回。虚假唤醒是指不是由其他线程中的条件信号调用导致的唤醒。在这种情况下Solaris 线程接口cond_wait() 和cond_timedwait() 将返回EINTR而POSIX 线程接口pthread_cond_wait() 和pthread_cond_timedwait() 将返回0。在所有情况下从条件等待返回之前都将重新获取关联的互斥锁定。重新获取关联的互斥锁定并不暗示线程在执行信号处理程序的同时互斥处于锁定状态。未定义信号处理程序中的互斥状态。由于在Solaris 9 发行版之前的Solaris 软件发行版中实现了libthread因而保证了在处于信号处理程序中时保留了互斥。依赖此原有行为的应用程序需要修改Solaris 9 发行版以及后续发行版。示例5–4 将对处理程序清除加以说明。示例5–4条件变量和中断的等待int sig_catcher() {sigset_t set;void hdlr();mutex_lock(mut);sigemptyset(set);sigaddset(set, SIGINT);sigsetmask(SIG_UNBLOCK, set, 0);if (cond_wait(cond, mut) EINTR) {/* signal occurred and lock is held */cleanup();mutex_unlock(mut);return(0);扩展传统信号160 多线程编程指南• 2006年10月示例5–4 条件变量和中断的等待续}normal_processing();mutex_unlock(mut);return(1);}void hdlr() {/* state of the lock is undefined */...}假设SIGINT 信号在进入sig_catcher() 时在所有线程中受到阻塞。此外还假设已通过调用sigaction(2) 建立了hdlr()作为SIGINT 信号的处理程序。如果在线程处于cond_wait() 中时将捕获到的已取消屏蔽的SIGINT 信号实例传送到该线程该线程将调用hdlr()。然后线程将返回到cond_wait() 函数如有必要将在此处重新获取互斥锁定并从cond_wait() 返回EINTR。是否已针对sigaction() 将SA_RESTART 指定为标志在此处无影响。cond_wait(3C) 不是系统调用也不会自动重新启动。如果在cond_wait() 中阻塞线程时出现捕获的信号则调用将始终返回EINTR。I/O 问题多线程编程的最大优点之一就是可以提升I/O 性能。传统的UNIXAPI 在这方面给您提供的帮助极少。要么就使用文件系统的功能要么就整个跳过文件系统。本节说明如何使用线程通过I/O 并发性和多缓冲来获得更多灵活性此外本节还论述了包含线程的同步I/O 与包含和不包含线程的异步I/O 的各种方式之间的差异和相似之处。I/O 作为远程过程调用在传统的UNIX 模型中I/O 看上去是同步的就像对I/O 设备进行远程过程调用一样。调用返回后I/O 即完成或者至少看上去已完成。例如写入请求可能仅导致将数据传输到操作环境中的缓冲区。I/O 问题第5 章• 使用Solaris 软件编程161此模型的优点在于过程调用的概念是为用户所熟知的。在传统UNIX 系统中未使用的一种替代方法是异步模型在此模型中I/O 请求仅启动操作。程序必须以某种方式了解操作完成的时间。异步模型不像同步模型那样简单。但是异步模型的优点是允许并发I/O 和在传统单线程UNIX 进程中的处理。人为的异步性通过在多线程程序中使用同步I/O可以获得异步I/O 的大多数优势。使用异步I/O 时可以发出请求并随后检查以确定I/O 完成的时间。可以改用单独的线程同步执行I/O。随后主线程或许会在以后的某个时间通过调用pthread_join(3C) 来检查是否完成了操作。异步I/O在多数情况下不需要异步I/O因为其效果可借助线程得以实现每个线程执行同步I/O。但是在少数情况下线程不能实现异步I/O 可以实现的效果。最直观的示例就是写入磁带机以形成磁带机流。流形式可防止在向磁带机写入内容的同时磁带机停止运行。磁带将高速向前移动同时提供写入磁带的连续不断的数据流。要支持流形式内核中的磁带机应使用线程。内核中的磁带机对中断做出响应时该磁带机一定会发出排队的写入请求。中断指示以前的磁带写入操作已完成。线程不能保证会对异步写入进行排序因为线程执行的顺序是不确定的。例如您无法指定写入磁带的顺序。异步I/O 操作#include sys/asynch.hint aioread(int fildes, char *bufp, int bufs, off_t offset,int whence, aio_result_t *resultp);int aiowrite(int filedes, const char *bufp, int bufs,off_t offset, int whence, aio_result_t *resultp);I/O 问题162 多线程编程指南• 2006年10月aio_result_t *aiowait(const struct timeval *timeout);int aiocancel(aio_result_t *resultp);aioread(3AIO) 和aiowrite(3AIO) 在格式上类似于pread(2) 和pwrite(2)但是添加了最后一个参数。对aioread() 和aiowrite() 的调用导致启动I/O 操作或将该操作排入队列。调用将顺利返回而不被阻塞而且调用的状态将在resultp 所指向的结构中返回。resultp是aio_result_t 类型的项其中包含以下值int aio_return;int aio_errno;当调用立即失败时可以在aio_errno 中找到失败代码。否则此字段将包含AIO_INPROGRESS意味着已成功地将操作排入队列。等待I/O 操作完成通过调用aiowait(3AIO)可以等待未完成的异步I/O 操作完成。aiowait() 将返回指向aio_result_t 结构随原始aioread(3AIO) 或原始aiowrite(3) 调用一同提供的指针。此时aio_result_t 将包含read(2) 或write(2) ?òa?|^ao?H?§前提是要调用其中一个函数而不是异步版本。如果read() 或write() 成功则aio_return 包含已读取或写入的字节数。如果read() 或write() 不成功则aio_return 为-1且aio_errno 包含错误代码。aiowait() 将使用timeout 参数该参数指示调用程序将等待的时间。此处的NULL 指针表示调用程序将无限期等下去。指向包含零值的结构的指针表示调用程序根本不会等待。您可能会启动异步I/O 操作执行某项工作然后调用aiowait() 以等待请求完成。或者可以使用SIGIO 在操作完成时以异步方式得到通知。最后可通过调用aiocancel() 来取消暂挂的异步I/O 操作。此例程是使用结果区域地址作为参数来进行调用的。此结果区域标识哪项操作将被取消。共享的I/O 和新的I/O 系统调用多个线程执行具有相同文件描述符的并发I/O 操作时您可能会发现传统的UNIX I/O 接口不是线程安全的。在lseek(2) 系统调用设置了文件偏移的位置会出现不连续I/O 问题。随后将在接下来的read(2) 或write(2) 调用中使用该文件偏移以指示操作应在文件中的哪个位置开始。当两个或更多线程向同一文件描述符发出lseeks() 时将产生冲突。为避免此冲突请使用pread(2) 和pwrite(2) 系统调用。#include sys/types.h#include unistd.hI/O 问题第5 章• 使用Solaris 软件编程163ssize_t pread(int fildes, void *buf, size_t nbyte, off_t offset);ssize_t pwrite(int filedes, void *buf, size_t nbyte,off_t offset);pread(2) 和pwrite(2) 的行为方式与read(2) 和write(2) 非常类似但是pread(2) 和pwrite(2)多使用了一个参数即文件偏移。可以使用此参数来指定偏移而无需使用lseek(2)因此多个线程可以安全地使用这些例程来处理对同一文件描述符的I/O。getc 和putc 的替代项标准I/O 也会出现问题。程序员习惯使用例程如getc(3C) 和putc(3C)这些例程以宏方式实现且速度非常快。由于getc(3C) 和putc(3C) 的速度较快因此可以在程序的内部循环中使用这些宏而不必担心效率。但是将getc(3C) 和putc(3C) 设为线程安全时宏的使用代价会突然变高。现在宏至少需要两个内部子例程调用来锁定和解除锁定互斥。为避开此问题提供了这些例程的替代版本getc_unlocked(3C) 和putc_unlocked(3C)。getc_unlocked(3C) 和putc_unlocked(3C) 不会获得对互斥的锁定。这些宏的速度像原始非线程安全版本的getc(3C) 和putc(3C) 一样快。但是要采用线程安全方式使用这些宏必须使用flockfile(3C) 和funlockfile(3C) 显式锁定和释放保护标准I/O 流的互斥。对其中靠后例程的调用是在循环外进行的。对getc_unlocked() 或putc_unlocked() 的调用是在循环内进行的。I/O 问题164 多线程编程指南• 2006年10月安全和不安全的接口本章定义函数和库的MT安全级别。本章论述以下主题第165 页中的“线程安全”第167 页中的“MT接口安全级别”第168 页中的“异步信号安全函数”第169 页中的“库的MT安全级别”线程安全线程安全可以避免数据竞争。不管数据值设置的正确与否都会出现数据争用的情况具体取决于多个线程访问和修改数据的顺序。不需要共享时请为每个线程提供一个专用的数据副本。如果共享非常重要则提供显式同步以确保程序以确定的方式操作。当某个过程由多个线程同时执行时如果该过程在逻辑上是正确的则认为该过程是线程安全的。实际上一般可分为以下几种安全性级别。不安全线程安全可串行化线程安全MT安全通过将过程包含在语句中来锁定和解除锁定互斥可以使不安全过程变成线程安全过程而且可以进行串行化。示例6–1 说明了fputs() 的三个简化实现最初线程是不安全的。下面是此例程的可串行化版本它使用单一互斥来防止过程出现并发执行问题。实际上单一互斥比通常需要的同步效果更强。当两个线程使用fputs() 将输出发送到不同文件时一个线程无需等待另一个线程。只有在共享输出文件时线程才需要进行同步。最新版本是MT安全的。此版本对每个文件都使用一个锁定允许两个线程同时指向不同的文件。因此只要例程是线程安全的该例程就是MT安全的而且例程的执行不会对性能造成负面影响。6第6 章165示例6–1线程安全程度/* not thread-safe */fputs(const char *s, FILE *stream) {char *p;for (ps; *p; p)putc((int)*p, stream);}/* serializable */fputs(const char *s, FILE *stream) {static mutex_t mut;char *p;mutex_lock(m);for (ps; *p; p)putc((int)*p, stream);mutex_unlock(m);}/* MT-Safe */mutex_t m[NFILE];fputs(const char *s, FILE *stream) {static mutex_t mut;char *p;线程安全166 多线程编程指南• 2006年10月示例6–1 线程安全程度续mutex_lock(m[fileno(stream)]);for (ps; *p; p)putc((int)*p, stream);mutex_unlock(m[fileno(stream)]0;}MT接口安全级别线程手册页man(3C) 使用表6–1 中列出的安全级别类别来描述接口对线程的支持程度。这些类别在Intro(3) 手册页中进行了完整说明。表6–1接口安全级别类别说明安全可以从多线程应用程序中调用此代码安全包含异常 有关异常的说明请参见对应手册页的NOTES 部分。不安全此接口与多线程应用程序结合使用时是不安全的除非应用程序一次仅安排在库中执行一个线程。MT安全此接口已完全做好准备可以执行多线程访问。此接口是安全的而且支持一定的并发性。MT安全包含异常 有关异常的列表请参见《man pages section 3: Basic LibraryFunctions》中对应页中的NOTES 部分。异步信号安全可以从信号处理程序中安全地调用此例程。执行异步信号安全例程的线程在被信号中断时不会自行死锁。Fork1–安全每次调用Solaris fork1(2) 或POSIX fork(2) 时此接口都会释放持有的锁定。有关库例程的安全级别请参见参考手册页的第3 部分。出于以下原因特意未将某些函数设为安全的。设置为MT安全的接口对单线程应用程序的性能有负面影响。库具有不安全的接口。例如函数可能会返回指向栈中缓冲区的指针。可以对其中的某些函数使用可重复执行的对应函数。可重复执行的函数名称是在原始函数名称后附加_r。MT 接口安全级别第6 章• 安全和不安全的接口167注意– 确定名称不以_r 结尾的函数是否是MT安全的唯一方法就是查看该函数的手册页。必须使用同步设备或通过限制初始线程来保护对标识为非MT安全的函数的使用。不安全接口的可重复执行函数对于包含不安全接口的大多数函数而言存在例程的MT安全版本。新的MT安全例程的名称始终为原有不安全例程的名称附加_r 后的形式。Solaris 环境中提供表6–2 _r 例程。表6–2可重复执行函数asctime_r(3c) gethostbyname_r(3n) getservbyname_r(3n)ctermid_r(3s) gethostent_r(3n) getservbyport_r(3n)ctime_r(3c) getlogin_r(3c) getservent_r(3n)fgetgrent_r(3c) getnetbyaddr_r(3n) getspent_r(3c)fgetpwent_r(3c) getnetbyname_r(3n) getspnam_r(3c)fgetspent_r(3c) getnetent_r(3n) gmtime_r(3c)gamma_r(3m) getnetgrent_r(3n) lgamma_r(3m)getauclassent_r(3) getprotobyname_r(3n) localtime_r(3c)getauclassnam_r(3) getprotobynumber_r(3n) nis_sperror_r(3n)getauevent_r(3) getprotoent_r(3n) rand_r(3c)getauevnam_r(3) getpwent_r(3c) readdir_r(3c)getauevnum_r(3) getpwnam_r(3c) strtok_r(3c)getgrent_r(3c) getpwuid_r(3c) tmpnam_r(3s)getgrgid_r(3c) getrpcbyname_r(3n) ttyname_r(3c)getgrnam_r(3c) getrpcbynumber_r(3n)gethostbyaddr_r(3n) getrpcent_r(3n)异步信号安全函数可以从信号处理程序中安全调用的函数就是异步信号安全函数。POSIX 标准定义并列出了异步信号安全函数IEEE Std 1003.1-1990, 3.3.1.3 (3)(f)第55 页。除POSIX 异步信号安全函数外Solaris 线程接口中的以下函数也是异步信号安全函数sema_post(3C)thr_sigsetmask(3C)类似于pthread_sigmask(3C)异步信号安全函数168 多线程编程指南• 2006年10月thr_kill(3C)类似于pthread_kill(3C)库的MT安全级别所有可能由线程从多线程程序中调用的例程都应该是MT安全的。因此例程的两项或多项激活操作必须能够同时正确执行。这样多线程程序使用的每个库接口都必须是MT安全级别。目前并非所有库都是MT安全的。表6–3 中列出了常用的MT安全库。其他的库最终会被修改为MT安全的。表6–3 部分MT安全的库库注释lib/libc 不安全的接口具有*_r 形式的线程安全接口通常包含不同的语义。lib/libdl_stubs 支持静态切换编译lib/libintl 国际化库lib/libm 符合System V Interface Definition, Edition 3, X/Open and ANSI C 的数学库lib/libmalloc 空间有效内存分配库请参见malloc(3X)lib/libmapmalloc 基于mmap 的备选内存分配库请参见mapmalloc(3X)lib/libnsl TLI 接口、XDR、RPC 客户机和服务器、netdir、netselect 以及getXXbyYY 接口都不是安全的但都具有getXXbyYY_r 形式的线程安全接口lib/libresolv 线程特定errno 支持lib/libsocket 用于执行网络连接的套接字库lib/libw 支持多字节语言环境的宽字符和宽字符串函数lib/straddr 名称到地址的网络转换库lib/libX11 X11Windows 库例程lib/libC C 运行时共享对象不安全库只有在单线程调用时多进程程序才能安全地调用库中无法保证是MT安全级别的例程。库的MT 安全级别第6 章• 安全和不安全的接口169170编译和调试本章介绍如何编译和调试多线程程序。本章论述以下主题第171 页中的“编译多线程应用程序”第175 页中的“调试多线程程序”编译多线程应用程序许多选项可用于头文件、定义标志和链接。为编译做准备编译和链接多线程程序时需要以下项。Solaris 软件应包括除C 编译器以外的所有项。标准C 编译器包括以下文件:thread.h 和pthread.herrno.h, limits.h, signal.h , unistd.h常规Solaris 链接程序ln(1)Solaris 线程库(libthread)、POSIX 线程库(libpthread)可能还有信号的POSIX 实时库(librt)仅限于Solaris 9 和以前的发行版MT安全库如libc、libm、libw、libintl、libnsl、libsocket、libmalloc、libmapmalloc 等选择Solaris 语义或POSIX 语义某些函数在POSIX 标准中的语义与在Solaris 2.4 发行版中的语义是不同的Solaris 2.4 发行版基于早期的POSIX 草案。函数定义是在编译时选择的。有关预期参数和返回值中差异的说明请参见手册页section 3: Library Interfaces and Headers。以下是具有不同语义的函数7第7 章171asctime_r(3C)ctime_r(3C)ftrylockfile(3C)新增getgrgid_r(3C)getgrnam_r(3C)getlogin_r(3C)getpwnam_r(3C)getpwuid_r(3C)readdir_r(3C)sigwait(2)ttyname_r(3C)在Solaris 9 和以前的发行版中Solaris fork(2) 函数可以复制所有的线程fork-all 行为。POSIX fork(2) 函数仅复制调用线程fork-one 行为与Solaris fork1() 函数是一样的。从Solaris 10 发行版开始fork() 的行为在未链接到-lpthreaad 时可能会发生更改以与POSIX 版本保持一致。需要特别指出的是fork() 被重新定义为fork1()。因此fork() 将复制子进程中的调用线程。所有Solaris 发行版中都支持fork1() 的行为。新函数forkall()可以针对需要将父进程的所有线程复制到子进程中的应用程序提供此行为。包括thread.h 或pthread.h包括文件thread.h 可以编译与早期的Solaris 软件发行版向上兼容的代码。此文件包含Solaris 线程接口的声明。要使用POSIX 线程调用thr_setconcurrency(3C)程序需要包括thread.h。包括文件pthread.h与-lpthread 库结合使用可以编译符合POSIX 标准定义的多线程接口的代码。为了与POSIX 完全符合应该将功能测试宏_POSIX_C_SOURCE 的值(long) 设置为≥ 199506。请参见standards(5) 手册页。对于1996 版POSIX 标准cc89 -D_POSIX_C_SOURCE199506L [flags] file对于2001 版POSIX 标准cc99 -D_POSIX_C_SOURCE200112L [flags] file ... [-l rt]可以在同一个应用程序中混合使用Solaris 线程与POSIX 线程。请在应用程序中同时包括thread.h 和pthread.h。如果二者混合使用则当使用-D_REENTRANT 编译时将采用Solaris 语义而当使用-D_POSIX_C_SOURCE 编译时将采用POSIX 语义。编译多线程应用程序172 多线程编程指南• 2006年10月定义_REENTRANT 或_POSIX_C_SOURCE对于POSIX 行为请使用-D_POSIX_C_SOURCE 标志集≥ 199506L 来编译应用程序。对于Solaris 行为请使用-D_REENTRANT 标志来编译多线程程序。这些编译器标志适用于应用程序的每个模块。对于混合的应用程序具有POSIX 语义的Solaris 线程使用-D_REENTRANT 和-D_POSIX_PTHREAD_SEMANTICS 标志进行编译。要编译单线程应用程序请不要定义-D_REENTRANT 标志也不要定义-D_POSIX_C_SOURCE 标志。不存在这些标志时errno、stdio 等的所有原有定义仍然生效。注– 请在不使用-D_REENTRANT 标志的条件下编译单线程应用程序。使用这种方式编译单线程应用程序以避免将宏如putc(3s)转换为可重复执行函数调用时引起的性能降低。总之定义-D_POSIX_C_SOURCE 的POSIX 应用程序将获取例程的POSIX 语义。仅定义-D_REENTRANT 的应用程序将获取这些例程的Solaris 语义。定义-D_POSIX_PTHREAD_SEMANTICS的Solaris 应用程序将获取这些例程的POSIX 语义但仍然可以使用Solaris 线程接口。同时定义-D_POSIX_C_SOURCE 和-D_REENTRANT 的应用程序将获取POSIX 语义。使用libthread 或libpthread 链接对于POSIX 线程行为在Solaris 9 和以前的发行版中请装入libpthread 库。对于Solaris 线程行为请装入libthread 库。有的POSIX 程序员可能想使用-lthread 进行链接以保留fork() 与fork1() 之间的Solaris 区别。-lpthread 库使fork() 的行为方式与Solaris fork1() 调用的行为方式相同。在Solaris 10 和后续发行版中两个线程库都不再是必需的但是仍然可以为了实现兼容而指定库。所有的线程功能都已被移入标准C 库中。要使用libthread请在ld 命令行的lc前面指定-lthread或在cc 命令行的末尾指定-lthread。要使用libthread请在ld 命令行的-lc 前面指定-lthread或在cc 命令行的末尾指定-lthread。要使用libpthread请在ld 命令行的-lc 前面指定-lpthread或在cc 命令行的末尾指定-lpthread。在Solaris 9 发行版之前不应使用-lthread 或-lpthread 来链接非线程程序。这样做将在链接时建立在运行时启动的多线程机制。这些机制将使单线程应用程序的速度变慢浪费系统资源而且会在调试代码时产生误导性结果。在Solaris 9 和后续发行版中使用-lthread 或-lpthread 链接非线程应用程序时不会为程序产生语义差异。也不会创建额外的线程或额外的LWP。只有主线程会像传统的单线程进程一样执行操作。对程序的唯一影响就是使系统库锁定成为实际锁定与伪函数调用相反。您必须为获取无竞争锁定付出代价。编译多线程应用程序第7 章• 编译和调试173在Solaris 10 发行版之前如果应用程序没有链接-lthread 或-lpthread则对libthread 和libpthread 的所有调用都为空操作指令。运行时库libc 具有许多预定义libthread 和libpthread 存根这些存根都是空过程。当应用程序同时链接了libc 和线程库时将通过libthread 或libpthread 插入实际过程。注– 对于使用线程的C 程序请使用-mt 选项而不是-lthread来编译和链接应用程序。-mt 选项与libthread 链接并且能确保正确的库链接顺序。-lthread 可能会导致程序进行核心转储。在POSIX 环境中链接对于1996 版POSIX 标准请使用以下选项来编译和链接应用程序cc89 -D_POSIX_C_SOURCE199506L [flags] file ... [-l rt]对于2001 版POSIX 标准请使用以下选项来编译和链接应用程序cc99 -D_POSIX_C_SOURCE200112L [flags] file ... [-l rt]在Solaris 环境中链接在Solaris 线程环境中请使用以下选项来编译和链接应用程序cc -D_REENTRANT -D POSIX_THREAD_SEMANTICS [flags] file ... [-l rt]在混合环境中链接在混合环境中请使用以下选项来编译和链接应用程序cc -D_REENTRANT [flags] file ... [-l rt]在混合使用时需要包括thread.h 和pthread.h。与POSIX 信号的-lrt 链接Solaris 信号例程sema_*(3C) 包含在标准的C 库中。相对而言您可以链接-lrt 库从而获取第121 页中的“使用信号进行同步”中所述的标准sem_*(3R) POSIX 信号例程。将原有模块与新模块链接表7–1 说明在将多线程对象模块与原有对象模块链接时应格外小心。编译多线程应用程序174 多线程编程指南• 2006年10月表7–1 使用或不使用_REENTRANT 标志进行编译文件类型编译参考返回值原有对象文件非线程和新对象文件不使用_REENTRANT 或_POSIX_C_SOURCE 标志静态存储传统的errno新对象文件使用_REENTRANT 或_POSIX_C_SOURCE 标志__errno新的二进制入口点线程的errno 定义地址在libnsl 中使用TLI 的程序要获取TLI 全局错误变量请包括tiuser.h。使用_REENTRANT 或_POSIX_C_SOURCE 标志必需__t_errno新的入口点线程的t_errno 定义地址。备用线程库Solaris 8 发行版引入了备用的线程库实现位于目录/usr/lib/lwp (32 位) 和/usr/lib/lwp/64 (64 位) 中。在Solaris 9 发行版中此实现成为标准的线程实现位于/usr/lib 和/usr/lib/64 中。从Solaris 10 发行版开始生效所有的线程功能都已被移入libc 中不再需要任何单独的线程库。调试多线程程序下面论述的内容介绍了一些可能在多线程程序中导致错误的特征。多线程程序中常见的疏忽性问题以下列表指出了在多线程程序中可能导致错误的一些经常被疏忽的问题。将指针作为新线程的参数传递给调用方栈。在没有同步机制保护的情况下访问全局内存的共享可更改状态。两个线程尝试轮流获取对同一对全局资源的权限时导致死锁。其中一个线程控制第一种资源另一个线程控制第二种资源。其中一个线程放弃之前任何一个线程都无法继续操作。尝试重新获取已持有的锁递归死锁。在同步保护中创建隐藏的间隔。如果受保护的代码段包含的函数释放了同步机制而又在返回调用方之前重新获取了该同步机制则将在保护中出现此间隔。结果具有误导性。对于调用方表面上看全局数据已受到保护而实际上未受到保护。将UNIX 信号与线程混合时使用sigwait(2) 模型来处理异步信号。调用setjmp(3C) 和longjmp(3C)然后长时间跳跃而不释放互斥锁。从对*_cond_wait() 或*_cond_timedwait() 的调用中返回后无法重新评估条件。调试多线程程序第7 章• 编译和调试175忘记已创建缺省线程PTHREAD_CREATE_JOINABLE 并且必须使用pthread_join(3C) 来进行回收。请注意pthread_exit(3C) 不会释放其存储空间。执行深入嵌套、递归调用以及使用大型自动数组可能会导致问题因为多线程程序与单线程程序相比对栈大小的限制更多。指定不适当的栈大小或使用非缺省栈。多线程程序特别是那些包含错误的程序经常在两次连续运行中的行为方式不同即使输入相同也是如此。此行为是由线程调度顺序的差异所导致的。一般情况下多线程错误是统计得出的不具有确定性。通常与基于断点的调试相比跟踪是用于查找执行顺序问题的一种更有效的方法。使用TNF 实用程序跟踪和调试请使用TNF 实用程序跟踪、调试和收集应用程序和库中的性能分析信息。TNF 实用程序将内核以及多个用户进程和线程中的跟踪信息整合在一起。TNF 实用程序对于多线程代码特别有用。TNF 实用程序包括在Solaris 软件中是该软件的一部分。使用TNF 实用程序可以轻松跟踪和调试多线程程序。有关使用prex(1) 和tnfdump(1) 的详细信息请参见TNF 手册页。使用truss有关跟踪系统调用、信号和用户级别函数调用的信息请参见truss(1) 手册页。使用mdb有关mdb 的信息请参见《Solaris Modular Debugger Guide》。可以使用下面的mdb 命令来访问多线程程序的LWP。$l 如果目标为用户进程则将列显有代表性的线程的LWP ID。$L 如果目标为用户进程则将列显目标中每个LWP 的LWP ID。pid::attach 附加到编号为pid 的进程。::release 释放以前附加的进程或核心转储文件。随后可以由prun(1) 继续处理进程或者可通过应用MDB或其他调试器来恢复进程。address ::context 上下文切换到指定进程。这些用于设置条件断点的命令通常很有用。[ addr ] ::bp [/-dDestT] [-c cmd] [-n count] sym ...在指定的位置设置断点。调试多线程程序176 多线程编程指南• 2006年10月addr ::delete [id | all]删除包含给定ID 编号的事件说明符。使用dbx使用dbx 实用程序可以调试和执行使用C、ANSI C 和FORTRAN 编写的源代码程序。dbx 与调试器接受同样的命令但使用标准的终端(TTY) 接口。dbx 和调试器都支持调试多线程程序。有关如何启动dbx 的说明请参见dbx(1) 手册页。有关dbx 的概述请参见《Debugging a ProgramWith dbx》。调试器功能在dbx 的调试器GUI 的联机帮助中介绍。表7–2 中列出的所有dbx 选项均可支持多线程应用程序。表7–2MT程序的dbx 选项选项操作cont at line [-sig signo id] 在包含信号signo 的line 中继续执行操作。id如果存在指定哪个线程或LWP 继续操作。缺省值为all。lwp 显示当前的LWP。切换到给定LWP [lwpid]。lwps 列出当前进程中所有的LWP。next ... tid 单步执行给定线程。跳过函数调用时所有的LWP 都会在该函数调用期间隐式恢复。不能单步执行非活动线程。next ... lid 单步执行给定LWP。跳过函数时不会隐式恢复所有LWP。所含的给定线程处于活动状态的LWP。跳过函数时不会隐式恢复所有LWP。step... tid 单步执行给定线程。跳过函数调用时所有的LWP 都会在该函数调用期间隐式恢复。不能单步执行非活动线程。step... lid 单步执行给定LWP。跳过函数时不会隐式恢复所有LWP。stepi... lid 给定的LWP。stepi... tid 所含的给定线程处于活动状态的LWP。thread 显示当前线程。切换到线程tid。在下面所有的变体中可选的tid 表示当前线程。thread -info [ tid ] 列显有关给定线程的所有已知信息。thread -blocks [ tid ] 列显阻塞其他线程的给定线程持有的所有锁定。thread -suspend [ tid ] 使给定线程进入暂停状态。thread -resume [ tid ] 取消暂停给定线程。调试多线程程序第7 章• 编译和调试177表7–2MT程序的dbx 选项续选项操作thread -hide [ tid ] 隐藏给定线程或当前线程。该线程不会出现在通用的threads 列表中。thread -unhide [ tid ] 取消隐藏给定线程或当前线程。thread -unhide all 取消隐藏所有线程。threads 列显所有已知线程的列表。threads -all 列显通常不会列显的线程僵线程。threads -mode all|filter 控制在缺省情况下threads 是列显所有线程还是过滤线程。threads -mode auto|manual 实现线程列表的自动更新。threads -mode 回显当前模式。线程或LWP ID 可以按照以前的任何形式来追溯指定实体。调试多线程程序178 多线程编程指南• 2006年10月Solaris 线程编程本章比较了Solaris 线程和POSIX 线程的应用程序编程接口(application programminginterface, API)并介绍了POSIX 线程中没有的Solaris 功能。本章讨论以下主题第179 页中的“比较Solaris 线程和POSIX 线程的API”第183 页中的“Solaris 线程的独有函数”第186 页中的“相似的同步函数读写锁”第193 页中的“相似的Solaris 线程函数”第204 页中的“相似的同步函数互斥锁”第208 页中的“相似的同步函数条件变量”第214 页中的“相似的同步函数信号”第220 页中的“fork() 和Solaris 线程的特殊问题”比较Solaris 线程和POSIX 线程的APISolaris 线程API 和pthread API 是同一问题的两种不同解决方案即在应用程序软件中建立并行性。尽管每个API 都是完整的但是可以安全地在同一程序中混合使用Solaris 线程函数和pthread 函数。不过这两个API 并不完全匹配。Solaris 线程支持pthread 中没有的函数而pthread 中则包括Solaris 接口不支持的函数。对于那些匹配的函数尽管信息内容实际相同但是关联参数可能并不相同。通过合并这两个API可以使用仅存在于其中一个API 中的功能来增强另一个API。同样在同一个系统中还可以同时运行仅使用Solaris 线程的应用程序和仅使用pthread 的应用程序。API 的主要差异Solaris 线程和pthread 在API 操作和语法方面非常相似。表8–1 中列出了两者之间的主要差异。8第8 章179表8–1 Solaris 线程和pthread 的独有功能Solaris 线程POSIX 线程使用thr_ 前缀表示线程函数的名称使用sema_ 前缀表示信号函数的名称使用pthread_ 前缀表示pthread 函数的名称使用sem_前缀表示信号函数的名称能够创建“守护进程”线程取消语义暂停和继续执行线程调度策略函数比较表下表对Solaris 线程函数和pthread 函数进行了比较。请注意即使Solaris 线程函数和pthread 函数看上去完全相同但是其参数可以不同。如果某个进行比较的接口在pthread 或Solaris 线程中不可用则会在相应的列中显示一个连字符-。pthread 列中后跟POSIX.1b 的各项属于POSIX 实时标准规范而不属于pthread。表8–2 Solaris 线程和POSIX pthread 的比较Solaris 线程pthreadthr_create() pthread_create()thr_exit() pthread_exit()thr_join() pthread_join()thr_yield() sched_yield() POSIX.1bthr_self() pthread_self()thr_kill() pthread_kill()thr_sigsetmask() pthread_sigmask()thr_setprio() pthread_setschedparam()thr_getprio() pthread_getschedparam()thr_setconcurrency() pthread_setconcurrency()thr_getconcurrency() pthread_getconcurrency()thr_suspend() -thr_continue() -thr_keycreate() pthread_key_create()- pthread_key_delete()比较Solaris 线程和POSIX 线程的API180 多线程编程指南• 2006年10月表8–2 Solaris 线程和POSIX pthread 的比较续Solaris 线程pthreadthr_setspecific() pthread_setspecific()thr_getspecific() pthread_getspecific()- pthread_once()- pthread_equal()- pthread_cancel()- pthread_testcancel()- pthread_cleanup_push()- pthread_cleanup_pop()- pthread_setcanceltype()- pthread_setcancelstate()mutex_lock() pthread_mutex_lock()mutex_unlock() pthread_mutex_unlock()mutex_trylock() pthread_mutex_trylock()mutex_init() pthread_mutex_init()mutex_destroy() pthread_mutex_destroy()cond_wait() pthread_cond_wait()cond_timedwait() pthread_cond_timedwait()cond_reltimedwait() pthread_cond_reltimedwait_np()cond_signal() pthread_cond_signal()cond_broadcast() pthread_cond_broadcast()cond_init() pthread_cond_init()cond_destroy() pthread_cond_destroy()rwlock_init() pthread_rwlock_init()rwlock_destroy() pthread_rwlock_destroy()rw_rdlock() pthread_rwlock_rdlock()rw_wrlock() pthread_rwlock_wrlock()rw_unlock() pthread_rwlock_unlock()rw_tryrdlock() pthread_rwlock_tryrdlock()比较Solaris 线程和POSIX 线程的API第8 章• Solaris 线程编程181表8–2 Solaris 线程和POSIX pthread 的比较续Solaris 线程pthreadrw_trywrlock() pthread_rwlock_trywrlock()- pthread_rwlockattr_init()- pthread_rwlockattr_destroy()- pthread_rwlockattr_getpshared()- pthread_rwlockattr_setpshared()sema_init() sem_init() POSIX.1bsema_destroy() sem_destroy() POSIX.1bsema_wait() sem_wait() POSIX.1bsema_post() sem_post() POSIX.1bsema_trywait() sem_trywait() POSIX.1bfork1() fork()- pthread_atfork()forkall()多线程副本-- pthread_mutexattr_init()- pthread_mutexattr_destroy()mutex_init() 中的type 参数pthread_mutexattr_setpshared()- pthread_mutexattr_getpshared()- pthread_mutex_attr_settype()- pthread_mutex_attr_gettype()- pthread_condattr_init()- pthread_condattr_destroy()cond_init() 中的type 参数pthread_condattr_setpshared()- pthread_condattr_getpshared()- pthread_attr_init()- pthread_attr_destroy()thr_create() 中的THR_BOUND 标志pthread_attr_setscope()- pthread_attr_getscope()- pthread_attr_setguardsize()比较Solaris 线程和POSIX 线程的API182 多线程编程指南• 2006年10月表8–2 Solaris 线程和POSIX pthread 的比较续Solaris 线程pthread- pthread_attr_getguardsize()thr_create() 中的stack_size 参数pthread_attr_setstacksize()- pthread_attr_getstacksize()thr_create() 中的stack_addr 参数pthread_attr_setstack()- pthread_attr_getstack()thr_create() 中的THR_DETACH 标志pthread_attr_setdetachstate()- pthread_attr_getdetachstate()- pthread_attr_setschedparam()- pthread_attr_getschedparam()- pthread_attr_setinheritsched()- pthread_attr_getinheritsched()- pthread_attr_setsschedpolicy()- pthread_attr_getschedpolicy()要使用本章中介绍的用于Solaris 9 和以前发行版的Solaris 线程函数必须使用Solaris 线程库-lthread 进行链接。对于Solaris 线程和pthread 来说即使函数名或参数可能会有所不同但是操作实际上是相同的。此处仅提供了一个简单的示例其中包括正确的头文件和函数原型。如果没有为Solaris 线程函数提供返回值请参见《man pages section 3: Basic Library Functions》中的相应页以获取函数的返回值。有关Solaris 相关函数的更多信息请参见相关pthread 文档中以类似方式命名的函数。如果Solaris 线程函数所提供的功能在pthread 中不可用则会提供这些函数的完整说明。Solaris 线程的独有函数本节介绍Solaris 线程的独有函数用于暂停执行线程和继续执行暂停的线程。暂停执行线程thr_suspend(3C) 可用来立即暂停执行target_thread 所指定的线程。如果从thr_suspend() 成功返回则将不再执行暂停的线程。Solaris 线程的独有函数第8 章• Solaris 线程编程183因为thr_suspend() 在暂停目标线程时不会考虑该线程可能持有的锁所以在使用thr_suspend() 时一定要格外小心。如果要暂停的线程调用的函数需要由已暂停的目标线程拥有的锁则将产生死锁。thr_suspend 语法#include thread.hint thr_suspend(thread_t tid);线程暂停之后以后调用thr_suspend() 将不起任何作用。信号无法唤醒暂停的线程。线程恢复执行之前信号将一直保持暂挂状态。在以下概要中pthread 中定义的pthread_t tid 与Solaris 线程中定义的thread_t tid 相同。这两个tid 值可以通过赋值或通过使用强制转换来互换使用。thread_t tid; /* tid from thr_create() *//* pthreads equivalent of Solaris tid from thread created *//* with pthread_create() */pthread_t ptid;int ret;ret thr_suspend(tid);/* using pthreads ID variable with a cast */ret thr_suspend((thread_t) ptid);thr_suspend 返回值thr_suspend() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况thr_suspend() 将失败并返回对应的值。ESRCH描述: 当前的进程中找不到tid。Solaris 线程的独有函数184 多线程编程指南• 2006年10月继续执行暂停的线程thr_continue(3C) 可用来恢复执行暂停的线程。继续执行暂停的线程之后以后调用thr_continue() 将不起任何作用。thr_continue 语法#include thread.hint thr_continue(thread_t tid);信号无法唤醒暂停的线程。thr_continue() 继续执行暂停的线程之前信号将一直保持暂挂状态。在pthread 中定义的pthread_t tid 与在Solaris 线程中定义的thread_t tid 相同。这两个tid 值可以通过赋值或通过使用强制转换来互换使用。thread_t tid; /* tid from thr_create()*//* pthreads equivalent of Solaris tid from thread created *//* with pthread_create()*/pthread_t ptid;int ret;ret thr_continue(tid);/* using pthreads ID variable with a cast */ret thr_continue((thread_t) ptid)thr_continue 返回值thr_continue() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况thr_continue() 将失败并返回对应的值。Solaris 线程的独有函数第8 章• Solaris 线程编程185ESRCH描述: 当前的进程中找不到tid。相似的同步函数读写锁读写锁允许多个线程同时进行读取访问但限制每次只能对一个线程进行写入访问。本节讨论了以下主题初始化读取器/写入器锁获取读锁尝试获取读锁获取写锁尝试获取写锁解除锁定读取器/写入器锁销毁读取器/写入器锁的状态一个线程持有读锁时其他线程也可以获取读锁但要获取写锁则必须等待。如果一个线程持有写锁或者正在等待获取写锁则其他线程必须等待才能获取读锁或写锁。相比互斥锁读写锁速度较慢。但是如果许多并发线程读取使用锁保护的数据但不经常进行写入则使用读写锁可以提高性能。使用读写锁可以同步此进程和其他进程中的线程。读写锁是在可以写入并在协作进程之间共享的内存中分配的。有关针对此行为映射读写锁的信息请参见mmap(2) 手册页。缺省情况下多个线程正在等待读写锁时获取锁的顺序是不确定的。但是为了避免写入器资源匮乏对于优先级相同的写入器和读取器Solaris 线程软件包中写入器往往优先于读取器。读写锁在使用之前必须先初始化。初始化读写锁使用rwlock_init(3C) 可以初始化rwlp 所指向的读写锁并将锁的状态设置为未锁定。rwlock_init 语法#include synch.h 或#include thread.hint rwlock_init(rwlock_t *rwlp, int type, void * arg);type 可以是以下值之一USYNC_PROCESS。读写锁可用来同步此进程和其他进程中的线程。arg 会被忽略。相似的同步函数读写锁186 多线程编程指南• 2006年10月USYNC_THREAD。读写锁可用来仅同步此进程中的线程。arg 会被忽略。同一个读写锁不能同时由多个线程初始化。读写锁还可以通过在清零的内存中进行分配来初始化在这种情况下假设type 为USYNC_THREAD。对于其他线程可能正在使用的读写锁不得重新初始化。对于POSIX 线程请参见第134 页中的“pthread_rwlock_init 语法”。初始化进程内读写锁#include thread.hrwlock_t rwlp;int ret;/* to be used within this process only */ret rwlock_init(rwlp, USYNC_THREAD, 0);初始化进程间读写锁#include thread.hrwlock_t rwlp;int ret;/* to be used among all processes */ret rwlock_init(rwlp, USYNC_PROCESS, 0);rwlock_init 返回值rwlock_init() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数无效。相似的同步函数读写锁第8 章• Solaris 线程编程187EFAULT描述: rwlp 或arg 指向的地址非法。获取读锁使用rw_rdlock(3C) 可以获取rwlp 所指向的读写锁中的读锁。rw_rdlock 语法#include synch.h 或#include thread.hint rw_rdlock(rwlock_t *rwlp);如果读写锁中的写锁已经锁定则调用线程将阻塞直到释放写锁为止。否则将获取读锁。对于POSIX 线程请参见第134 页中的“pthread_rwlock_rdlock 语法”。rw_rdlock 返回值rw_rdlock() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数无效。EFAULT描述: rwlp 指向的地址非法。尝试获取读锁使用rw_tryrdlock(3C) 可以尝试获取rwlp 所指向的读写锁中的读锁。rw_tryrdlock 语法#include synch.h 或#include thread.hint rw_tryrdlock(rwlock_t *rwlp);如果读写锁中的写锁已经锁定则rw_tryrdlock() 将返回错误。否则将获取读锁。对于POSIX 线程请参见第135 页中的“pthread_rwlock_tryrdlock 语法”。相似的同步函数读写锁188 多线程编程指南• 2006年10月rw_tryrdlock 返回值rw_tryrdlock() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数无效。EFAULT描述: rwlp 指向的地址非法。EBUSY描述: rwlp 所指向的读写锁已经锁定。获取写锁使用rw_wrlock(3C) 可以获取rwlp 所指向的读写锁中的写锁。rw_wrlock 语法#include synch.h 或#include thread.hint rw_wrlock(rwlock_t *rwlp);如果读写锁中的读锁或写锁已经锁定则调用线程将阻塞直到释放所有的读锁和写锁为止。读写锁中的写锁一次只能由一个线程持有。对于POSIX 线程请参见第136 页中的“pthread_rwlock_wrlock 语法”。rw_wrlock 返回值rw_wrlock() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数无效。EFAULT描述: rwlp 指向的地址非法。尝试获取写锁使用rw_trywrlock(3C) 可以尝试获取rwlp 所指向的读写锁中的写锁。相似的同步函数读写锁第8 章• Solaris 线程编程189rw_trywrlock 语法#include synch.h 或#include thread.hint rw_trywrlock(rwlock_t *rwlp);如果读写锁上的读锁或写锁已经锁定则rw_trywrlock() 将返回错误。对于POSIX 线程请参见第136 页中的“pthread_rwlock_trywrlock 语法”。rw_trywrlock 返回值rw_trywrlock() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数无效。EFAULT描述: rwlp 指向的地址非法。EBUSY描述: rwlp 所指向的读写锁已经锁定。解除锁定读写锁使用rw_unlock(3C) 可以解除锁定rwlp 所指向的读写锁。rw_unlock 语法#include synch.h 或#include thread.hint rw_unlock(rwlock_t *rwlp);读写锁必须处于锁定状态并且调用线程必须持有读锁或写锁。如果还有其他线程正在等待读写锁成为可用则其中一个线程将被解除阻塞。对于POSIX 线程请参见第137 页中的“pthread_rwlock_unlock 语法”。rw_unlock 返回值rw_unlock() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。相似的同步函数读写锁190 多线程编程指南• 2006年10月EINVAL描述: 参数无效。EFAULT描述: rwlp 指向的地址非法。销毁读写锁的状态使用rwlock_destroy(3C) 可以销毁与rlwp 所指向的读写锁相关联的任何状态。rwlock_destroy 语法#include synch.h 或#include thread.hint rwlock_destroy(rwlock_t *rwlp);用来存储读写锁的空间不会释放。对于POSIX 线程请参见第138 页中的“pthread_rwlock_destroy 语法”。示例8–1 使用银行帐户来说明读写锁。尽管该程序可能会允许多个线程对帐户余额进行并行只读访问但是仅允许使用一个写入器。请注意get_balance() 函数需要使用该锁才能确保以原子方式添加支票帐户余额和储蓄帐户余额。示例8–1读写银行帐户rwlock_t account_lock;float checking_balance 100.0;float saving_balance 100.0;...rwlock_init(account_lock, 0, NULL);...floatget_balance() {float bal;相似的同步函数读写锁第8 章• Solaris 线程编程191示例8–1 读写银行帐户续rw_rdlock(account_lock);bal checking_balance saving_balance;rw_unlock(account_lock);return(bal);}voidtransfer_checking_to_savings(float amount) {rw_wrlock(account_lock);checking_balance checking_balance - amount;saving_balance saving_balance amount;rw_unlock(account_lock);}rwlock_destroy 返回值rwlock_destroy() 在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况该函数将失败并返回对应的值。EINVAL描述: 参数无效。EFAULT描述: rwlp 指向的地址非法。相似的同步函数读写锁192 多线程编程指南• 2006年10月相似的Solaris 线程函数表8–3 相似的Solaris 线程函数操作相关函数说明创建线程第193 页中的“thr_create 语法”获取最小的栈大小第195 页中的“thr_min_stack 语法”获取线程标识符第196 页中的“thr_self 语法”停止执行线程第196 页中的“thr_yield 语法”向线程发送信号第197 页中的“thr_kill 语法”访问调用线程的信号掩码第197 页中的“thr_sigsetmask 语法”终止线程第198 页中的“thr_exit 语法”等待线程终止第198 页中的“thr_join 语法”创建线程特定的数据键第200 页中的“thr_keycreate 语法”设置线程特定数据第201 页中的“thr_setspecific 语法”获取线程特定数据第202 页中的“thr_getspecific 语法”设置线程优先级第202 页中的“thr_setprio 语法”获取线程优先级第203 页中的“thr_getprio 语法”创建线程thr_create(3C) 例程是Solaris 线程接口中最详细的所有例程其中之一。使用thr_create(3C) 可以向当前的进程中增加新的受控线程。对于POSIX 线程请参见第23 页中的“pthread_create 语法”。thr_create 语法#include thread.hint thr_create(void *stack_base, size_t stack_size,void *(*start_routine) (void *), void *arg, long flags,thread_t *new_thread);相似的Solaris 线程函数第8 章• Solaris 线程编程193size_t thr_min_stack(void);请注意新线程不会继承暂挂的信号但确实会继承优先级和信号掩码。stack_base。包含新线程所使用的栈的地址。如果stack_base 为NULL则thr_create() 会为新线程分配一个至少为stack_size 字节的栈。stack_size。包含新线程所使用的栈的大小以字节数表示。如果stack_size 为零则使用缺省大小。在大多数情况下零值最适合。如果stack_size 不为零则stack_size 必须大于thr_min_stack() 返回的值。通常无需为线程分配栈空间。系统会为每个线程的没有保留交换空间的栈分配1MB的虚拟内存。系统使用mmap(2) 的-MAP_NORESERVE 选项来进行分配。start_routine。包含用以开始执行新线程的函数。start_routine() 返回时该线程将退出并且其退出状态会设置为start_routine 返回的值。请参见第198 页中的“thr_exit 语法”。arg。可以是void 所描述的任何变量通常是任何大小为4 字节的值。对于较大的值必须通过将该参数指向对应的变量来间接传递。请注意仅可以提供一个参数。要在程序中采用多个参数请将多个参数编码为单个参数如通过将这些参数放在一个结构中。flags。指定所创建的线程的属性。在大多数情况下最适合使用零值。flags 中的值是通过对以下参数执行按位或运算包含边界值来构造的THR_SUSPENDED。暂停新线程并且不执行start_routine直到thr_continue() 启动该线程为止。使用THR_SUSPENDED 可以在运行该线程之前对其执行操作如更改其优先级。THR_DETACHED。分离新线程以便在该线程终止之后可以立即重用其线程ID 和其他资源。如果不想等待线程终止可以设置THR_DETACHED。注– 如果没有明确分配同步则未暂停的分离线程会失败。如果失败则从thr_create() 返回该线程的创建者之前会将该线程ID 重新指定给另一个新线程。THR_BOUND。将新线程永久绑定到LWP。新线程是绑定线程。从Solaris 9 发行版开始系统不再区分绑定线程和非绑定线程所有的线程均视为绑定线程。THR_DAEMON。将新线程标记为守护进程。守护进程线程始终处于分离状态。THR_DAEMON表示THR_DETACHED。所有非守护进程线程退出时该进程也会随之退出。守护进程线程不会影响进程的退出状态并且在退出对线程数进行计数时会被忽略。进程的退出方法有两种一是调用exit()二是使用进程中不是通过THR_DAEMON 标志创建的每个线程来调用thr_exit(3C)。进程所调用的应用程序或库可以创建一个或多个线程在确定是否退出时应当忽略不计数这些线程。THR_DAEMON 标志可标识在进程退出条件中不计数的线程。new_thread。如果new_thread 不为NULL则它将指向thr_create() 成功时用来存储新线程ID 的位置。调用方负责提供该参数所指向的存储空间。线程ID 仅在调用进程中有效。相似的Solaris 线程函数194 多线程编程指南• 2006年10月如果对该标识符不感兴趣请向new_thread 提供一个NULL值。thr_create 返回值thr_create() 函数在成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果检测到以下情况之一thr_create() 将失败并返回对应的值。EAGAIN描述: 超出了系统限制如创建的LWP 过多。ENOMEM描述: 可用内存不足无法创建新线程。EINVAL描述: stack_base 不为NULL并且stack_size 小于thr_min_stack() 返回的值。获取最小栈大小使用thr_min_stack(3C) 可以获取线程的最小栈大小。Solaris 线程中的栈行为通常与pthread 中的栈行为相同。有关设置和操作栈的更多信息请参见第67 页中的“关于栈”。thr_min_stack 语法#include thread.hsize_t thr_min_stack(void);thr_min_stack() 会返回执行空线程所需的空间量。创建空线程的目的是执行空过程。由于有用线程需要的栈要大于绝对最小栈因此在减小栈大小时请务必小心。执行非空过程的线程所分配的栈大小应大于thr_min_stack() 的大小。如果某个线程是借助于用户提供的栈创建的则用户必须保留足够的空间才能运行该线程。动态链接的执行环境会增加确定线程最小栈要求的难度。可以通过两种方法来指定自定义栈。第一种方法是为栈位置提供NULL从而要求运行时库为该栈分配空间但是向thr_create() 提供stacksize 参数中所需的大小。另一种方法是全面负责栈管理的各个方面并向thr_create() 提供一个指向该栈的指针。这意味着不但需要负责分配栈还需要负责取消分配栈。线程终止时必须安排对该线程的栈进行处理。当您分配自己的栈时请确保通过调用mprotect(2) 在该栈末尾附加一个红色区域。相似的Solaris 线程函数第8 章• Solaris 线程编程195大多数用户都不应当通过用户提供的栈来创建线程。用户提供的栈之所以存在只是为了支持要求对其执行环境进行完全控制的应用程序。相反用户应当由系统来管理对栈的分配。系统提供的缺省栈应当能够满足所创建的任何线程的要求。thr_min_stack 返回值未定义任何错误。获取线程标识符使用thr_self(3C) 可以获取调用线程的ID。对于POSIX 线程请参见第35 页中的“pthread_self 语法”。thr_self 语法#include thread.hthread_t thr_self(void);thr_self 返回值未定义任何错误。停止执行线程thr_yield(3C) 会导致当前的线程停止执行以便执行另一个具有相同或更高优先级的线程。否则thr_yield() 不起任何作用。但是调用thr_yield() 无法保证当前的线程会停止执行。thr_yield 语法#include thread.hvoid thr_yield(void);thr_yield 返回值thr_yield() 不会返回任何内容并且不会设置errno。相似的Solaris 线程函数196 多线程编程指南• 2006年10月向线程发送信号thr_kill(3C) 可用来向线程发送信号。对于POSIX 线程请参见第35 页中的“pthread_self 语法”。thr_kill 语法#include thread.h#include signal.hint thr_kill(thread_t target_thread, int sig);thr_kill 返回值如果成功完成thr_kill() 将返回0。如果检测到以下任一情况thr_kill() 将失败并返回对应的值。如果失败则不发送任何信号。ESRCH描述: 未找到与thread ID 所指定的线程相关联的线程。EINVAL描述: sig 参数值不为零。sig 无效或者是不支持的信号编号。访问调用线程的信号掩码使用thr_sigsetmask (3C) 可以更改或检查调用线程的信号掩码。thr_sigsetmask 语法#include thread.h#include signal.hint thr_sigsetmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);thr_sigsetmask() 可用来更改或检查调用线程的信号掩码。每个线程都有自已的信号掩码。新线程会继承调用线程的信号掩码和优先级但不会继承暂挂的信号。新线程的暂挂信号将为空。如果参数set 的值不为NULL则set 会指向一组信号这组信号可用来修改当前阻塞的信号组。如果set 的值为NULL则how 的值没有意义并且不会修改线程的信号掩码。使用此行为可了解有关当前阻塞的信号的情况。how 的值可指定更改信号组的方法。how 可以为以下值之一。SIG_BLOCK。set 对应于一组要阻塞的信号。这些信号会添加到当前的信号掩码中。相似的Solaris 线程函数第8 章• Solaris 线程编程197SIG_UNBLOCK。set 对应于一组要解除阻塞的信号。这些信号会从当前的信号掩码中删除。SIG_SETMASK。set 对应于新的信号掩码。当前的信号掩码将替换为set。thr_sigsetmask 返回值如果成功完成thr_sigsetmask() 将返回0。如果检测到以下任一情况thr_sigsetmask()将失败并返回对应的值。EINVAL描述: set 不为NULL并且how 的值未定义。终止线程使用thr_exit(3C) 可以终止线程。对于POSIX 线程请参见第42 页中的“pthread_exit 语法”。thr_exit 语法#include thread.hvoid thr_exit(void *status);thr_exit 返回值thr_exit() 不返回到其调用方。等待线程终止使用thr_join(3C) 可以等待目标线程终止。对于POSIX 线程请参见第25 页中的“pthread_join 语法”。thr_join 语法#include thread.hint thr_join(thread_t tid, thread_t *departedid, void **status);目标线程必须是当前进程的成员而不能是分离线程或守护进程线程。多个线程不能等待同一个线程完成否则仅有一个线程会成功完成。其他线程将终止并返回ESRCH 错误。相似的Solaris 线程函数198 多线程编程指南• 2006年10月如果目标线程已经终止thr_join() 将不会阻塞对调用线程的处理。thr_join加入特定线程#include thread.hthread_t tid;thread_t departedid;int ret;void *status;/* waiting to join thread tid with status */ret thr_join(tid, departedid, status);/* waiting to join thread tid without status */ret thr_join(tid, departedid, NULL);/* waiting to join thread tid without return id and status */ret thr_join(tid, NULL, NULL);如果tid 为(thread_t)0则thread_join() 将等待进程中的任何非分离线程终止。换句话说如果未指定线程标识符则任何未分离的线程退出都将导致返回thread_join()。thr_join加入任何线程#include thread.hthread_t tid;thread_t departedid;int ret;相似的Solaris 线程函数第8 章• Solaris 线程编程199void *status;/* waiting to join any non-detached thread with status */ret thr_join(0, departedid, status);通过在Solaris thr_join() 中使用0 来表示线程ID进程中的任何非分离线程退出时都将执行加入操作。departedid 表示现有线程的线程ID。thr_join 返回值thr_join() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况thr_join() 将失败并返回对应的值。ESRCH描述: 未找到与目标线程ID 对应的非分离线程。EDEADLK描述: 检测到死锁或者目标线程的值指定了调用线程。创建线程特定的数据键使用thr_keycreate(3C) 可分配键用于标识进程中线程特定数据。键可全局应用于进程中的所有线程。创建键时每个线程都会将一个值与其绑定。除了函数的名称和参数以外Solaris 线程的线程特定数据与POSIX 线程的线程特定数据完全相同。本节概述了Solaris 函数。对于POSIX 线程请参见第29 页中的“pthread_key_create 语法”。thr_keycreate 语法#include thread.hint thr_keycreate(thread_key_t *keyp,void (*destructor) (void *value));keyp 为每个绑定线程单独维护特定的值。所有的线程最初都会绑定到专用元素keyp该元素可用于访问其线程特定数据。创建键时对于所有活动线程将为新键赋予值NULL。此外在创建线程时还会为以前在新线程中创建的所有键赋予值NULL。相似的Solaris 线程函数200 多线程编程指南• 2006年10月destructor 函数是可选的可以将其与每个keyp 相关联。线程退出时如果keyp 具有非NULL的destructor并且线程具有与keyp 相关联的非NULLvalue则destructor 将用当前的关联value 进行调用。如果线程退出时存在多个destructor 与其相关则destructor 的调用顺序是不确定的。thr_keycreate 返回值thr_keycreate() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况thr_keycreate() 将失败并返回对应的值。EAGAIN描述: 系统资源不足无法创建另一个线程特定的数据键或者键数目超过了PTHREAD_KEYS_MAX 的每进程限制。ENOMEM描述: 可用内存不足无法将value 与keyp 相关联。设置线程特定的数据值thr_setspecific(3C) 可用来将value 绑定到线程特定的数据键对于调用线程来说为key。对于POSIX 线程请参见第31 页中的“pthread_setspecific 语法”。thr_setspecific 语法#include thread.hint thr_setspecific(thread_key_t key, void *value);thr_setspecific 返回值thr_setspecific() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况thr_setspecific() 将失败并返回对应的值。ENOMEM描述: 可用内存不足无法将value 与keyp 相关联。EINVAL描述: keyp 无效。获取线程特定的数据值thr_getspecific(3C) 可用来将当前绑定到调用线程的key 的值存储到valuep 所指向的位置。对于POSIX 线程请参见第31 页中的“pthread_getspecific 语法”。相似的Solaris 线程函数第8 章• Solaris 线程编程201thr_getspecific 语法#include thread.hint thr_getspecific(thread_key_t key, void **valuep);thr_getspecific 返回值thr_getspecific() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况thr_getspecific() 将失败并返回对应的值。ENOMEM描述: 可用内存不足无法将value 与keyp 相关联。EINVAL描述: keyp 无效。设置线程的优先级在Solaris 线程中对于在创建时与父线程具有不同优先级的线程可以在SUSPEND 模式下创建。在暂停之后可以通过使用thr_setprio(3C) 函数调用来修改线程的优先级。thr_setprio() 完成之后线程可恢复执行。争用同步对象时高优先级的线程优先于低优先级的线程。thr_setprio 语法thr_setprio(3C) 可用来将当前进程内tid 所指定线程的优先级更改为newprio 所指定的优先级。对于POSIX 线程请参见第38 页中的“pthread_setschedparam 语法”。#include thread.hint thr_setprio(thread_t tid, int newprio)缺省情况下线程是基于范围从0最不重要到127最重要的固定优先级来调度的。thread_t tid;int ret;int newprio 20;相似的Solaris 线程函数202 多线程编程指南• 2006年10月/* suspended thread creation */ret thr_create(NULL, NULL, func, arg, THR_SUSPENDED, tid);/* set the new priority of suspended child thread */ret thr_setprio(tid, newprio);/* suspended child thread starts executing with new priority */ret thr_continue(tid);thr_setprio 返回值thr_setprio() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况thr_setprio() 将失败并返回对应的值。ESRCH描述: tid 指定的值不引用现有的线程。EINVAL描述: priority 的值对于与tid 相关联的调度类没有意义。获取线程的优先级使用thr_getprio(3C) 可以获取线程的当前优先级。每个线程都从其创建者继承优先级。thr_getprio() 会将当前的优先级tid 存储到newprio 所指向的位置。对于POSIX 线程请参见第39 页中的“pthread_getschedparam 语法”。thr_getprio 语法#include thread.hint thr_getprio(thread_t tid, int *newprio)thr_getprio 返回值thr_getprio() 在成功运行后返回0。如果检测到以下情况thr_getprio() 将失败并返回对应的值。相似的Solaris 线程函数第8 章• Solaris 线程编程203ESRCH描述: tid 指定的值不会引用现有的线程。相似的同步函数互斥锁初始化互斥锁销毁互斥锁获取互斥锁释放互斥锁尝试获取互斥锁初始化互斥锁使用mutex_init(3C) 可以初始化mp 所指向的互斥锁。对于POSIX 线程请参见第89 页中的“初始化互斥锁”。mutex_init(3C) 语法#include synch.h#include thread.hint mutex_init(mutex_t *mp, int type, void *arg));type 可以是以下值之一USYNC_PROCESS。互斥锁可用来同步此进程和其他进程中的线程。arg 会被忽略。USYNC_PROCESS_ROBUST。可使用互斥来在此进程和其他进程中可靠地同步线程。arg 会被忽略。USYNC_THREAD。互斥锁可用来仅同步此进程中的线程。arg 会被忽略。如果进程在持有USYNC_PROCESS 锁时失败该锁以后的请求者都将挂起。对于与客户机进程共享锁的系统此行为会产生问题因为客户机进程会异常中止。为了避免出现停用进程所持有的锁定挂起的问题请使用USYNC_PROCESS_ROBUST 来锁定互斥锁。USYNC_PROCESS_ROBUST 增加了两个功能如果进程停用则系统将解除锁定该进程所持有的全部锁。请求失败进程所拥有的任何锁的下一个请求者将获取该锁。但是拥有该锁时会返回一个错误指明以前的属主在拥有该锁时失败。互斥锁还可以通过在清零的内存中进行分配来初始化在这种情况下假定type 为USYNC_THREAD。相似的同步函数互斥锁204 多线程编程指南• 2006年10月多个线程决不能同时初始化同一个互斥锁。如果其他线程正在使用互斥锁则不得将该互斥锁重新初始化。进程内的互斥锁#include thread.hmutex_t mp;int ret;/* to be used within this process only */ret mutex_init(mp, USYNC_THREAD, 0);进程间的互斥锁#include thread.hmutex_t mp;int ret;/* to be used among all processes */ret mutex_init(mp, USYNC_PROCESS, 0);强健的进程间互斥#include thread.hmutex_t mp;int ret;相似的同步函数互斥锁第8 章• Solaris 线程编程205/* to be used among all processes */ret mutex_init(mp, USYNC_PROCESS_ROBUST, 0);mutex_init 返回值mutex_init() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况mutex_init() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: mp 指向的地址非法。EINVAL描述: mp 指定的值无效。ENOMEM描述: 系统内存不足无法初始化互斥锁。EAGAIN描述: 系统资源不足无法初始化互斥锁。EBUSY描述: 系统检测到重新初始化活动互斥锁的尝试。销毁互斥锁使用mutex_destroy(3C) 可以销毁与mp 所指向的互斥锁相关联的任何状态。用来存储该互斥锁的空间不会释放。对于POSIX 线程请参见第95 页中的“pthread_mutex_destroy 语法”。mutex_destroy 语法#include thread.hint mutex_destroy (mutex_t *mp);mutex_destroy 返回值mutex_destroy() 在成功运行后返回0。如果检测到以下情况mutex_destroy() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: mp 指向的地址非法。相似的同步函数互斥锁206 多线程编程指南• 2006年10月获取互斥锁使用mutex_lock(3C) 可以锁定mp 所指向的互斥锁。如果该互斥锁已经锁定调用线程将会阻塞直到该互斥锁成为可用为止。调用线程会在具有优先级的队列中等待。对于POSIX线程请参见第91 页中的“pthread_mutex_lock 语法”。mutex_lock 语法#include thread.hint mutex_lock(mutex_t *mp);mutex_lock 返回值mutex_lock() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况mutex_lock() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: mp 指向的地址非法。EDEADLK描述: 互斥锁已经锁定并且由调用线程拥有。释放互斥锁使用mutex_unlock(3C) 可以解除锁定mp 所指向的互斥锁。该互斥锁必须锁定。调用线程必须是最后一个锁定该互斥锁的线程即该互斥锁的属主。对于POSIX 线程请参见第93 页中的“pthread_mutex_unlock 语法”。mutex_unlock 语法#include thread.hint mutex_unlock(mutex_t *mp);mutex_unlock 返回值mutex_unlock() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况mutex_unlock() 将失败并返回对应的值。相似的同步函数互斥锁第8 章• Solaris 线程编程207EFAULT描述: mp 指向的地址非法。EPERM描述: 调用线程不拥有该互斥锁。尝试获取互斥锁使用mutex_trylock(3C) 可以尝试锁定mp 所指向的互斥锁。此函数是mutex_lock() 的非阻塞版本。对于POSIX 线程请参见第94 页中的“pthread_mutex_trylock 语法”。mutex_trylock 语法#include thread.hint mutex_trylock(mutex_t *mp);mutex_trylock 返回值mutex_trylock() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况mutex_trylock() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: mp 指向的地址非法。EBUSY描述: 系统检测到重新初始化活动互斥锁的尝试。相似的同步函数条件变量初始化条件变量销毁条件变量等待条件等待绝对时间等待时间间隔解除阻塞一个线程解除阻塞所有线程初始化条件变量使用cond_init(3C) 可以初始化cv 所指向的条件变量。相似的同步函数条件变量208 多线程编程指南• 2006年10月cond_init 语法#include thread.hint cond_init(cond_t *cv, int type, int arg);type 可以是以下值之一USYNC_PROCESS。条件变量可用来同步此进程和其他进程中的线程。arg 会被忽略。USYNC_THREAD。条件变量可用来仅同步此进程中的线程。arg 会被忽略。条件变量还可以通过在清零的内存中进行分配来初始化在这种情况下假设type 为USYNC_THREAD。多个线程决不能同时初始化同一个条件变量。对于其他线程可能正在使用的条件变量不得重新初始化。对于POSIX 线程请参见第103 页中的“pthread_condattr_init 语法”。进程内条件变量#include thread.hcond_t cv;int ret;/* to be used within this process only */ret cond_init(cv, USYNC_THREAD, 0);进程间条件变量#include thread.hcond_t cv;int ret;相似的同步函数条件变量第8 章• Solaris 线程编程209/* to be used among all processes */ret cond_init(cv, USYNC_PROCESS, 0);cond_init 返回值cond_init() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况cond_init() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。EINVAL描述: type 不是可以识别的类型。销毁条件变量使用cond_destroy(3C) 可以销毁与cv 所指向的条件变量相关联的状态。用来存储该条件变量的空间不会释放。对于POSIX 线程请参见第104 页中的“pthread_condattr_destroy语法”。cond_destroy 语法#include thread.hint cond_destroy(cond_t *cv);cond_destroy 返回值cond_destroy() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况cond_destroy() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。EBUSY描述: 系统检测到销毁活动条件变量的尝试。等待条件使用cond_wait(3C) 可以原子方式释放mp 所指向的互斥锁并导致调用线程基于cv 所指向的条件变量阻塞。阻塞的线程可以由cond_signal() 或cond_broadcast() 唤醒也可以在信号传送或fork() 将其中断时唤醒。相似的同步函数条件变量210 多线程编程指南• 2006年10月cond_wait() 每次返回时互斥锁均处于锁定状态并由调用线程拥有即使返回错误时也是如此。cond_wait 语法#include thread.hint cond_wait(cond_t *cv, mutex_t *mp);cond_wait 返回值cond_wait() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况cond_wait() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。EBUSY描述: 等待过程已被信号或fork() 中断。等待绝对时间cond_timedwait(3C) 与cond_wait() 非常相似区别在于cond_timedwait() 经过abstime 指定的时间之后不会阻塞。对于POSIX 线程请参见第111 页中的“pthread_cond_timedwait语法”。cond_timedwait 语法#include thread.hint cond_timedwait(cond_t *cv, mutex_t *mp, timestruct_t abstime);cond_timedwait() 每次返回时互斥锁均会锁定并由调用线程拥有即使返回错误时也是如此。cond_timedwait() 函数会一直阻塞直到该条件获得信号或者经过最后一个参数所指定的时间为止。超时以具体的时间指定这样即可在不重新计算超时值的情况下高效地重新测试条件。相似的同步函数条件变量第8 章• Solaris 线程编程211cond_timedwait 返回值cond_timedwait() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况cond_timedwait() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。ETIME描述: 由abstime 指定的时间已过期。EINVAL描述: abstime 无效。等待时间间隔cond_reltimedwait(3C) 与cond_timedwait() 非常相似区别在于第三个参数的值不同。cond_reltimedwait() 的第三个参数采用相对时间间隔值而不是绝对时间值。对于POSIX线程请参见pthread_cond_reltimedwait_np(3C) 手册页。cond_reltimedwait() 每次返回时互斥锁均会锁定并由调用线程拥有即使返回错误时也是如此。cond_reltimedwait() 函数一直阻塞直到该条件获得信号或者经过最后一个参数所指定的时间间隔为止。cond_reltimedwait 语法#include thread.hint cond_reltimedwait(cond_t *cv, mutex_t *mp,timestruct_t reltime);cond_reltimedwait 返回值cond_reltimedwait() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况cond_reltimedwait() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。ETIME描述: 由reltime 指定的时间已过期。相似的同步函数条件变量212 多线程编程指南• 2006年10月解除阻塞一个线程对于基于cv 所指向的条件变量阻塞的线程使用cond_signal(3C) 可以解除阻塞该线程。如果没有线程基于该条件变量阻塞则调用cond_signal() 不起任何作用。cond_signal 语法#include thread.hint cond_signal(cond_t *cv);cond_signal 返回值cond_signal() 在成功运行后返回0。如果检测到以下情况cond_signal() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。解除阻塞所有线程对于基于cv 所指向的条件变量阻塞的全部线程使用cond_broadcast(3C) 可以解除阻塞这些线程。如果没有线程基于该条件变量阻塞则调用cond_broadcast() 不起任何作用。cond_broadcast 语法#include thread.hint cond_broadcast(cond_t *cv);cond_broadcast 返回值cond_broadcast() 在成功运行后返回0。如果检测到以下情况cond_broadcast() 将失败并返回对应的值。EFAULT描述: cv 指向的地址非法。相似的同步函数条件变量第8 章• Solaris 线程编程213相似的同步函数信号信号操作在Solaris 操作环境和POSIX 环境中均相同。Solaris 操作环境中的函数名sema_ 在pthread 中会更改为sem_。本节讨论了以下主题初始化信号增加信号基于信号计数阻塞减小信号计数销毁信号状态初始化信号使用sema_init(3C) 可以通过count 值来初始化sp 所指向的信号变量。sema_init 语法#include thread.hint sema_init(sema_t *sp, unsigned int count, int type,void *arg);type 可以是以下值之一USYNC_PROCESS。信号可用来同步此进程和其他进程中的线程。信号只能由一个进程来初始化。arg 会被忽略。USYNC_THREAD。信号可用来仅同步此进程中的线程。arg 会被忽略。多个线程决不能同时初始化同一个信号。不得对其他线程正在使用的信号重新初始化。进程内信号#include thread.hsema_t sp;int ret;int count;count 4;相似的同步函数信号214 多线程编程指南• 2006年10月/* to be used within this process only */ret sema_init(sp, count, USYNC_THREAD, 0);进程间信号#include thread.hsema_t sp;int ret;int count;count 4;/* to be used among all the processes */ret sema_init (sp, count, USYNC_PROCESS, 0);sema_init 返回值sema_init() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况sema_init() 将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sp 引用的信号无效。EFAULT描述: sp 或arg 指向的地址非法。增加信号使用sema_post(3C) 可以原子方式增加sp 所指向的信号。如果多个线程基于该信号阻塞则系统会解除阻塞其中一个线程。sema_post 语法#include thread.h相似的同步函数信号第8 章• Solaris 线程编程215int sema_post(sema_t *sp);sema_post 返回值sema_post() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况sema_post() 将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sp 引用的信号无效。EFAULT描述: sp 指向的地址非法。EOVERFLOW描述: sp 指向的信号值超过了SEM_VALUE_MAX。基于信号计数阻塞使用sema_wait(3C) 可以一直阻塞调用线程直到sp 所指向的信号的计数变得大于零为止。计数变得大于零时系统会以原子方式减小计数。sema_wait 语法#include thread.hint sema_wait(sema_t *sp);sema_wait 返回值sema_wait() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况sema_wait() 将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sp 引用的信号无效。EINTR描述: 等待过程已被信号或fork() 中断。减小信号计数使用sema_trywait(3C) 可以在计数大于零时以原子方式减小sp 所指向的信号的计数。此函数是sema_wait() 的非阻塞版本。相似的同步函数信号216 多线程编程指南• 2006年10月sema_trywait 语法#include thread.hint sema_trywait(sema_t *sp);sema_trywait 返回值sema_trywait() 在成功运行后返回0。如果检测到以下任一情况sema_trywait() 将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sp 指向的信号无效。EBUSY描述: sp 所指向的信号的计数为零。销毁信号状态使用sema_destroy(3C) 可以销毁与sp 所指向的信号相关联的任何状态。不会释放用来存储该信号的空间。sema_destroy(3C) 语法#include thread.hint sema_destroy(sema_t *sp);sema_destroy(3C) 返回值sema_destroy() 在成功运行后返回0。如果检测到以下情况sema_destroy() 将失败并返回对应的值。EINVAL描述: sp 指向的信号无效。相似的同步函数信号第8 章• Solaris 线程编程217跨进程边界同步每个同步元语都可以设置为跨进程边界使用。可通过以下方法来设置跨边界同步确保同步变量位于共享内存段中并在type 设置为USYNC_PROCESS 的情况下调用相应的init 例程。如果type 设置为USYNC_PROCESS则针对同步变量执行的操作与type 为USYNC_THREAD 时针对变量执行的操作相同。mutex_init(m, USYNC_PROCESS, 0);rwlock_init(rw, USYNC_PROCESS, 0);cond_init(cv, USYNC_PROCESS, 0);sema_init(s, count, USYNC_PROCESS, 0);生成方和使用者问题示例示例8–2 说明了生成方和使用者位于不同进程时的生成方和使用者问题。主例程将与其子进程共享的全零内存段映射到其地址空间。请注意必须调用mutex_init() 和cond_init()因为同步变量的type 为USYNC_PROCESS。创建子进程是为了运行使用者父进程则运行生成方。此示例还说明了生成方和使用者的驱动程序。producer_driver 从stdin 读取字符并调用producer。consumer_driver 通过调用consumer 来获取字符并将这些字符写入stdout 中。示例8–2 的数据结构与用于解析条件变量的数据结构相同。请参见第99 页中的“嵌套锁定和单链接列表的结合使用示例”。示例8–2 使用USYNC_PROCESS时的生成方和使用者问题main() {int zfd;buffer_t *buffer;zfd open(“/dev/zero”, O_RDWR);buffer (buffer_t *)mmap(NULL, sizeof(buffer_t),PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, zfd, 0);跨进程边界同步218 多线程编程指南• 2006年10月示例8–2 使用USYNC_PROCESS 时的生成方和使用者问题续buffer-occupied buffer-nextin buffer-nextout 0;mutex_init(buffer-lock, USYNC_PROCESS, 0);cond_init(buffer-less, USYNC_PROCESS, 0);cond_init(buffer-more, USYNC_PROCESS, 0);if (fork() 0)consumer_driver(buffer);elseproducer_driver(buffer);}void producer_driver(buffer_t *b) {int item;while (1) {item getchar();if (item EOF) {producer(b, ‘\0’);break;} elseproducer(b, (char)item);}}跨进程边界同步第8 章• Solaris 线程编程219示例8–2 使用USYNC_PROCESS 时的生成方和使用者问题续void consumer_driver(buffer_t *b) {char item;while (1) {if ((item consumer(b)) ’\0’)break;putchar(item);}}创建子进程是为了运行使用者父进程则运行生成方。fork() 和Solaris 线程的特殊问题在Solaris 10 发行版之前Solaris 线程和POSIX 线程以不同的方式定义fork() 的行为。有关fork() 问题的详细讨论请参见第147 页中的“进程创建exec 和exit 问题”。Solaris libthread 同时支持fork() 和fork1()。fork() 调用具有Fork-All 语义。fork() 可用来复制进程中的所有内容包括线程和LWP从而创建父进程的准确克隆。fork1() 调用所创建的克隆中仅有一个线程它可复制进程状态和地址空间但是仅克隆调用线程。POSIX libpthread 仅支持fork()该函数与Solaris 线程中的fork1() 具有相同语义。fork() 具有Fork-All 语义还是Fork-One语义取决于所使用的库。使用-lthread 进行链接可以赋予fork() Fork-All 语义使用-lpthread 进行链接可以赋予fork() Fork-One语义。从Solaris 10 发行版开始fork() 在Solaris 线程和POSIX 线程中具有相同的语义。具体来说fork1() 语义仅复制调用方。对于需要使用“复制全部”语义的应用程序提供了一个新函数forkall()。有关更多详细信息请参见第173 页中的“使用libthread 或libpthread 链接”。fork() 和Solaris 线程的特殊问题220 多线程编程指南• 2006年10月编程原则本章提供有关使用线程进行编程的一些建议。大多数建议同时适用于Solaris 和POSIX 线程但效用会有所不同需要注意其行为。本章着重讲解从单线程思维到多线程思维的转变。本章讨论以下主题第221 页中的“重新考虑全局变量”第222 页中的“提供静态局部变量”第223 页中的“同步线程”第226 页中的“避免死锁”第227 页中的“线程代码的一些基本原则”第228 页中的“创建和使用线程”第228 页中的“使用多处理器”第233 页中的“线程程序示例”重新考虑全局变量以前大多数代码都是为单线程程序设计的。此代码设计特别适合于大多数从C 程序调用的库例程。对于单线程代码进行了以下隐含假设写入全局变量随后又从该变量中读取时读取的内容就是写入的内容。写入非全局静态存储随后又从变量中读取时所读取的内容恰好就是写入的内容。不需要进行同步因为不会调用对变量的并发访问。以下示例论述了由于这些假设而在多线程程序中引发的一些问题以及如何处理这些问题。传统的单线程C 和UNIX 通常会处理在系统调用中检测到的错误。系统调用可将任何内容作为函数值返回。例如write() 返回已传输的字节数。但是会保留值-1 以表明出现了错误。因此当系统调用返回-1 时即表明调用失败。示例9–1 全局变量和errnoextern int errno;9第9 章221示例9–1 全局变量和errno 续...if (write(file_desc, buffer, size) -1) {/* the system call failed */fprintf(stderr, “something went wrong, ““error code %d\n”, errno);exit(1);}...错误代码将被置于全局变量errno 中而不是返回可能与正常返回值混淆的实际错误代码。系统调用失败时可以查看errno 以了解错误所在。现在请考虑在多线程环境中当两个线程几乎同时失败而出现的错误不同时会发生的情况。两个线程都期望在errno 中找到其错误代码但errno 的一个副本不能同时包含两个值。此全局变量方法不适用于多线程程序。线程可通过概念上的新存储类来解决此问题线程特定数据。此类存储似于全局存储。可从正在运行的线程的任何过程访问线程特定数据。但是线程特定数据专门用于线程。当两个线程引用同名称的线程特定数据位置时这些线程引用的是两个不同的存储区域。因此使用线程时对errno 的每个引用都是特定于线程的因为每个线程都具有专用的errno 副本。在此实现方案中通过使errno 成为可扩展到函数调用的宏来实现特定于线程的errno 调用。提供静态局部变量示例9–2 说明了与errno 问题类似的问题但涉及的是静态存储而不是全局存储。函数gethostbyname(3NSL) 是将计算机名称作为其参数进行调用的。返回值是一个指向结构的指针该结构包含通过网络通信联系计算机所需的信息。示例9–2 gethostbyname() 问题struct hostent *gethostbyname(char *name) {static struct hostent result;/* Lookup name in hosts database */提供静态局部变量222 多线程编程指南• 2006年10月示例9–2 gethostbyname() 问题续/* Put answer in result */return(result);}通常情况下使用返回到局部变量的指针不是一个好办法。在本示例中使用指针有效是因为变量是静态的。但是当两个线程同时使用不同的计算机名称调用此变量时使用静态存储会发生冲突。与errno 问题一样可以使用线程特定数据来替换静态存储。但是此替换涉及到动态分配存储并且会增加调用开支。处理该问题的更好方法是使gethostbyname() 的调用方为调用结果提供存储。调用方可通过例程的其他输出参数来提供存储。其他输出参数需要gethostbyname() 函数的新接口。在线程中常使用此技术来解决许多问题。在大多数情况下新接口的名称就是原有名称附加_r如gethostbyname_r(3NSL)。同步线程共享数据和进程资源时应用程序中的线程必须彼此协作并进行同步。多个线程调用处理同一对象的函数时会引发问题。在单线程环境中同步对这类对象的访问不是问题。但是如示例9–3 所示同步对于多线程代码是个问题。请注意对于多线程程序可以安全调用printf(3S) 函数。本示例说明当printf() 不安全时可能会发生的情况。示例9–3 printf() 问题/* thread 1: */printf(go to statement reached);/* thread 2: */printf(hello world);同步线程第9 章• 编程原则223示例9–3 printf() 问题续printed on display:go to hello单线程策略一个策略是只要应用程序中的任何线程处于运行状态并在必须阻塞之前被释放即可获取单个应用程序范围的互斥锁。由于无论何时都只能有一个线程可以访问共享数据因此每个线程都有一致的内存视图。由于此策略仅对单线程非常有效因此此策略的使用范围非常小。可重复执行函数更好的方法是利用模块化和数据封装的原理。可重复执行函数可以在同时被多个线程调用的情况下正确执行。要编写可重复执行函数需要大致了解正确操作对此特定函数的意义。必须使被多个线程调用的函数可重复执行。要使函数可重复执行可能需要对函数接口或实现进行更改。访问全局状态如内存或文件的函数具有可重复执行问题。这些函数需要借助线程提供的相应同步机制来保护其全局状态的使用。使模块中的函数可重复执行的两个基本策略是代码锁定和数据锁定。代码锁定代码锁定是在函数调用级别执行的而且可保证函数在锁定保护下完全执行。该假设针对通过函数对数据执行的所有访问。共享数据的函数应该在同一锁定下执行。某些并行编程语言提供一种构造称为监视程序。监视程序可以对监视程序范围内定义的函数隐式执行代码锁定。还可以通过互斥锁来实现监视。可保证受同一互斥锁保护或同一监视程序中的函数相对于监视程序中的其他函数以原子方式执行。同步线程224 多线程编程指南• 2006年10月数据锁定数据锁定可保证一直维护对数据集合的访问。对于数据锁定代码锁定概念仍然存在但代码锁定只是对共享全局数据的轮流引用。对于互斥锁在每个数据集合的临界段中只能有一个线程。另外在多个读取器、单个写入器协议中允许每个数据集合或一个写入器具有多个读取器。当多个线程对不同数据集合执行操作时这些线程可以在单个模块中执行。需要特别指出的是对于多个读取器、单个写入器协议这些线程不会在单个集合上发生冲突。因此数据锁定通常比代码锁定具备的并发性更多。使用锁定时应使用哪种策略在程序中实现互斥、条件变量还是信号是要尝试通过仅在必要时锁定并在不必要时尽快解除锁定来实现最大并行性这种方法称作“细粒度锁定(fine-grained locking)”还是要长期持有锁定以使使用和释放锁的开销降到最低程度这种方法称作“粗粒度锁定(coarse-grained locking)”锁定的粒度取决于锁定所保护的数据量。粒度非常粗的锁定可能是单一锁定目的是保护所有数据。划分由适当数目的锁定保护数据的方式非常重要。锁定粒度过细可能会降低性能。当应用程序包含太多锁定时与获取和释放锁关联的开销可能会变得非常大。常见的明智之举是先使用粗粒度方法确定瓶颈并在必要时添加细粒度锁定来缓解瓶颈。此方法听起来是很合理的建议但是您应该自行判断如何在最大化并行性与最小化锁定开销之间找到平衡。不变量和锁定对于代码锁定和数据锁定不变量对于控制锁定复杂性非常重要。不变量指始终为真的条件或关系。对于并发执行其定义修改如下在上述定义的基础上稍加修改即可得到此定义不变量是在设置关联锁定时为真的条件或关系。设置锁定后不变量可能为假。但是在释放锁之前持有锁的代码必须重新建立不变量。不变量还可以是设置锁定时为真的条件或关系。条件变量可以被认为含有一个不变量而这个不变量就是这个条件。示例9–4 使用assert(3X) 测试不变量mutex_lock(lock);while((condition)FALSE)cond_wait(cv,lock);assert((condition)TRUE);..同步线程第9 章• 编程原则225示例9–4 使用assert(3X) 测试不变量续.mutex_unlock(lock);assert() 语句用于测试不变量。cond_wait() 函数不保留不变量这就是在线程返回时必须重新评估不变量的原因所在。另一个示例就是用于管理双重链接的元素列表的模块。对于该列表中的每一项良好的不变量是列表中前一项的向前指针。向前指针还应与向前项的向后指针指向同一元素。假设此模块使用基于代码的锁定进而受到单个全局互斥锁的保护。删除或添加项时将获取互斥锁正确处理指针而且会释放互斥锁。显然在处理指针的某一时间点不变量为假但在释放互斥锁之前需要重新建立不变量。避免死锁死锁是指永久阻塞一组争用一组资源的线程。仅因为某个线程可以继续执行并不表示不会在某个其他位置发生死锁。导致死锁的最常见错误是自死锁或递归死锁。在自死锁或递归死锁中线程尝试获取已被其持有的锁。递归死锁是在编程时很容易犯的错误。例如假设代码监视程序让每个模块函数在调用期间都获取互斥锁。随后由互斥锁保护的模块内函数间的任何调用都会立即死锁。函数调用模块外的代码时如果迂回调入任何受同一互斥锁保护的方法则该函数也会发生死锁。这种死锁的解决方案就是避免调用模块外可能通过某一路径依赖此模块的函数。需要特别指出的是应避免在未重新建立不变量的情况下调用回调入模块的函数而且在执行调用之前不要删除所有的模块锁。当然在调用完成和重新获取锁定之后必须验证状态以确保预期的操作仍然有效。另一种死锁的示例就是当两个线程线程1 和线程2分别获取互斥锁A和B 时的情况。假设线程1 尝试获取互斥锁B线程2 尝试获取互斥锁A。如果线程1 在等待互斥锁B 时受到阻塞而无法继续执行。线程2 在等待互斥锁A时受到阻塞也无法继续执行。任何情况都不会发生变化。因此在这种情况下将永久阻塞线程即出现死锁现象。通过建立获取锁定的顺序锁定分层结构可以避免这种死锁。当所有线程始终按指定的顺序获取锁定时即可避免这种死锁。遵循严格的锁定获取顺序并不总是非常理想。例如线程2 具有许多有关在持有互斥锁B时模块状态的假设。放弃互斥锁B 以获取互斥锁A然后按相应的顺序重新获取互斥锁B 将导致线程放弃其假设。必须重新评估模块的状态。避免死锁226 多线程编程指南• 2006年10月阻塞同步元语通常具有变体这些变体将尝试获取锁定并在无法获取锁定时失败。例如mutex_trylock()。元语变体的这种行为允许线程在不出现争用时破坏锁定分层结构。出现争用时通常必须放弃持有的锁定并按顺序重新获取锁定。与调用相关的死锁由于不能保证获取锁定的顺序因此如果特定线程永远不能获取锁定就会出现问题。持有锁的线程释放锁一小段时间后重新获取锁定时通常会出现此问题。由于锁被释放因此其他线程似乎理应可以获取锁。但是持有锁的线程未被阻塞。因此从线程释放锁到重新获取锁定的时间内该线程将持续运行。这样就不会运行其他线程。通常通过在进行重新获取锁定的调用前调用thr_yield(3C)可以解决此类型的问题。thr_yield() 允许其他线程运行并获取锁定。由于应用程序的时间片要求是可变的因此系统不会强加任何要求。可通过调用thr_yield() 来使线程根据需要进行分时操作。锁定原则请遵循以下的简单锁定原则。请勿尝试在可能会对性能造成不良影响的长时间操作如I/O中持有锁。请勿在调用模块外且可能重进入模块的函数时持有锁。一般情况下请先使用粗粒度锁定方法确定瓶颈并在必要时添加细粒度锁定来缓解瓶颈。大多数锁定都是短期持有而且很少出现争用。因此请仅修复测得争用的那些锁定。使用多个锁定时通过确保所有线程都按相同的顺序获取锁定来避免死锁。线程代码的一些基本原则了解要导入的内容并了解其是否安全。线程程序不能随意输入非线程代码。线程代码只能从初始线程中安全引用不安全的代码。以此方式引用不安全的代码确保了仅该线程使用与初始线程关联的静态存储。使库可以安全地用于多线程时请勿通过线程执行全局进程操作。请不要将全局操作或具有全局负面影响的操作更改为以线程方式执行。例如如果将文件I/O 更改为每线程操作则线程无法在访问文件时进行协作。对于线程特定的行为或线程识别的行为请使用线程功能。例如终止main() 时应该仅终止将退出main() 的线程。线程代码的一些基本原则第9 章• 编程原则227thr_exit();/*NOTREACHED*/除非明确说明Sun 提供的库是安全的否则假定这些库不安全。如果参考手册项没有明确声明接口是MT-Safe则假定接口不安全。请使用编译标志来管理二进制不兼容源代码更改。有关完整的说明请参见第7 章。-D_REENTRANT 启用多线程。-D_POSIX_C_SOURCE 提供POSIX 线程行为。-D_POSIX_PTHREADS_SEMANTICS 启用Solaris 线程和pthread 接口。当这两个接口发生冲突时将优先使用POSIX 接口。创建和使用线程线程软件包会对线程数据结构和栈进行高速缓存以使重复创建线程的代价较为合理。但是与管理等待独立工作的线程池相比在需要线程时创建和销毁线程的代价通常会更高。RPC 服务器就是一个很好的示例该服务器可以为每个请求创建一个线程并在传送回复时销毁该线程。创建线程的开销比创建进程的开销要少。但是与创建几个指令的成本相比创建线程并不是最经济的。请在至少持续处理数千个计算机指令时创建线程。使用多处理器借助多线程可以充分利用多处理器主要是通过并行性和可伸缩性。程序员应该了解多处理器与单处理器的内存模块之间的差异。内存一致性与询问内存的处理器直接相关。对于单处理器内存显然是一致的因为只有一个处理器查看内存。要提高多处理器性能应放宽内存一致性。不应始终假设由一个处理器对内存所做的更改立即反映在该内存的其他处理器视图中。使用共享变量或全局变量时可借助同步变量来避免这种复杂性。屏障同步有时是控制多处理器上并行性的一种有效方式。可以在附录B 中找到屏障示例。另一个多处理器问题是在线程必须等到所有线程都到达执行的共同点时进行有效同步。注– 始终使用线程同步元语访问共享内存位置时此处讨论的问题并不重要。创建和使用线程228 多线程编程指南• 2006年10月基础体系结构线程使用线程同步例程来同步对共享存储位置的访问。使用线程同步时在共享内存多处理器上运行程序与在单处理器上运行程序的效果相同。但是在许多情况下程序员可能很想利用多处理器并使用“技巧”来避免同步例程。正如示例9–5 和示例9–6 所示这类技巧可能是危险的。了解常见多处理器体系结构支持的内存模块有助于了解这类危险。主要的多处理器组件为运行程序的处理器存储缓冲区将处理器连接至其高速缓存高速缓存存放最近访问或修改的存储位置的内容内存主存储区且供所有处理器共享在简单的传统模型中多处理器的行为方式就像将处理器直接连接到内存一样当一个处理器存储在一个位置而另一个处理器从同一位置直接装入时第二个处理器将装入第一个处理器存储的内容。可以使用高速缓存来加快平均内存访问速度。当该高速缓存与其他高速缓存保持一致时即可实现所需的语义。该简单方法存在的问题是必须经常延迟处理器以确定是否已实现所需的语义。许多现代的多处理器使用各种技术来防止这类延迟遗憾的是这会更改内存模型的语义。下面的两个示例说明了这两种方法及其效果。“共享内存”多处理器请考虑示例9–5 中显示的对生成方和使用者问题的假设解决方案。尽管此程序是在当前基于SPARC 的多处理器上工作但该程序假设所有的多处理器都有强秩序存储器(strongly ordered memory)。因此此程序不是可移植的。示例9–5生成方和使用者问题共享内存多处理器char buffer[BSIZE];unsigned int in 0;unsigned int out 0;void charproducer(char item) { consumer(void) {使用多处理器第9 章• 编程原则229示例9–5 生成方和使用者问题共享内存多处理器续char item;do;/* nothing */ dowhile ;/* nothing */(in - out BSIZE); while(in - out 0);buffer[in%BSIZE] item; item buffer[out%BSIZE];in; out;} }当此程序确实具有一个生成方和一个使用者而且在共享内存多处理器上运行时该程序看上去是正确的。in 与out 之间的差异就是缓冲区中的项数目。生成方通过重复计算此差异一直等待直到缓冲区中有可用空间来存放新项为止。使用者一直等到缓冲区中存在项为止。严格排序的内存可以对一个处理器上可供其他处理器直接使用的内存进行修改。对于强秩序存储器该解决方案是正确的即使考虑到in 和out 最终会溢出也是如此。只要BSIZE 小于以单个词表示的最大整数就会发生溢出。共享内存多处理器不一定具有强秩序存储器。由一个处理器对内存所做的更改不一定可直接用于其他处理器。请了解一个处理器对不同内存位置进行两次更改时发生的具体情况。其他处理器不一定会按照更改顺序检测更改因为不会立即修改内存。首先会将更改存储在对于高速缓存不可见的存储缓冲区中。处理器将检查这些存储缓冲区以确保程序具有一致的视图。但是由于存储缓冲区对于其他处理器是不可见的因此在某个处理器写入高速缓存之前该处理器写入的内容不可见。同步元语使用刷新存储缓冲区的特殊指令来执行高速缓存。请参见第4 章。因此对共享数据使用锁定可确保内存的一致性。如果内存排序非常宽松则示例9–5 存在问题。使用者可能发现在其查看对相应缓冲槽位所做的更改之前生成方已经增大了in。此排序称为弱排序因为由一个处理器执行的存储在由另一个处理器执行时顺序可能会被打乱。但是内存在同一个处理器中始终是一致的。要解决此不一致性代码应使用互斥来刷新高速缓存。使用多处理器230 多线程编程指南• 2006年10月由于趋势朝着放宽内存顺序方向发展因此程序员在对所有的全局数据或共享数据使用锁定时变得越来越谨慎。如示例9–5 和示例9–6 所示锁定是最基本的。Peterson 算法示例9–6 中的代码是Peterson 算法的实现该算法可以处理两个线程之间的互斥。此代码尝试保证临界段中只有一个线程。当线程调用mut_excl() 时线程会在某一时间“快速”进入临界段。此处假设在进入临界段后线程很快就退出了。示例9–6两个线程是否互斥void mut_excl(int me /* 0 or 1 */) {static int loser;static int interested[2] {0, 0};int other; /* local variable */other 1 - me;interested[me] 1;loser me;while (loser me interested[other]);/* critical section */interested[me] 0;}如果多处理器具有强秩序存储器则此算法可工作一段时间。某些多处理器包括某些基于SPARC 的多处理器具有存储缓冲区。线程发出存储指令时数据即被放入存储缓冲区中。缓冲区内容最终会被发送到高速缓存但不一定会立即发送。每个处理器上的高速缓存都可以维护一致的内存视图但修改的数据不会立即到达高速缓存。使用多处理器第9 章• 编程原则231在存储到多个内存位置时更改将按正确顺序到达高速缓存和内存但可能会在一定延迟后到达。具备此属性的基于SPARC 的多处理器被称为具有全存储序顺序(total store order,TSO)。假设您面临的情况是一个处理器存储到位置A并从位置B 装入。另一个处理器存储到位置B 并从位置A装入。第一个处理器将从位置B 提取新修改的值或第二个处理器将从位置A提取新修改的值或者同时发生这两种情况。但是两个处理器装入原有值的情况不会发生。此外由于装入和存储缓冲区导致的延迟可能会发生“不可能的情况”。使用Peterson 算法时可能发生的情况是在不同处理器上运行的两个线程可以同时进入临界段。每个线程都可以存储到其各自的特定数组槽中然后从其他槽装入。两个线程可以读取原有的值(0)每个线程都假设对方不存在而且都可以进入临界段。测试程序时可能不会检测出这种问题这种问题只会在稍后发生。要避免此问题请使用线程同步元语其实现会发出特殊指令从而强制将存储缓冲区写入高速缓存。在共享内存并行计算机上并行化循环在许多应用程序特别是数值应用程序中一部分算法可以并行化而其他部分却具有固有的顺序性如下表所示。表9–1顺序执行并行执行Thread 1 Thread 2 through Thread nwhile(many_iterations) {sequential_computation--- Barrier ---parallel_computation}while(many_iterations) {--- Barrier ---parallel_computation}例如您可能会使用严格的线性计算产生一组矩阵并对使用并行算法的矩阵执行操作。随后可以使用这些操作的结果来产生另一组矩阵并行在这些矩阵上执行操作等。这类计算的并行算法特征是计算期间很少需要执行同步。但是为确保在并行计算开始之前完成顺序计算需要对所有线程进行同步。使用多处理器232 多线程编程指南• 2006年10月屏障将强制所有执行并行计算的线程一直等待直到所有涉及到的线程都达到屏障为止。所有线程到达屏障后即释放线程并同时开始计算。线程程序示例本指南介绍了各种重要线程编程问题。附录A提供了使用许多已论述功能和样式的pthread程序示例。附录B 提供了使用Solaris 线程的程序示例。需要进一步阅读的内容有关多线程的更详细信息请参见Steve Kleiman、Devang Shah 和Bart Smaalders 合编的《Programming with Threads》Prentice-Hall 出版1995。线程程序示例第9 章• 编程原则233234样例应用程序多线程grep本附录提供样例程序tgrep其中显示了find(1) 与grep(1) 组合后的多线程版本。tgrep 的说明tgrep 支持除常规grep 的-w 单词搜索选项和可独占使用选项以外的所有选项。缺省情况下tgrep 搜索与以下命令类似find . -exec grep [options] pattern {} \;对于大型目录分层结构tgrep 比find 命令获取结果的速度更快具体速度取决于可用的处理器数目。在单处理器计算机上tgrep 的速度大约是find 的两倍在包含四个处理器的计算机上tgrep 的速度大约是find 的四倍。-e 选项可用于更改tgrep 解释模式字符串的方式。通常在不使用-e 选项的情况下tgrep将使用文字字符串匹配。如果使用-e 选项tgrep 将使用正则表达式处理程序的MT-Safe多线程安全公共域版本。正则表达式方法的速度比较慢。tgrep -B 选项可以使用TGLIMIT 环境变量的值来限制搜索期间使用的线程的数目。如果未设置TGLIMIT则此选项没有效果。由于tgrep 可以使用许多系统资源因而使用-B 选项是在分时系统上适当运行tgrep 的一种方式。注– Catalyst 开发者的CD中包括tgrep 的源代码。要了解如何获取副本请与销售代表联系。此处仅出现了多线程main.c 模块。可以在Catalyst 开发者的CD 中找到其他模块包括用于处理正则表达式的其他模块以及文档和make 程序的描述文件。示例A–1 tgrep 程序的源代码/* Copyright (c) 1993, 1994 Ron Winacott */A附录A235示例A–1 tgrep 程序的源代码续/* This program may be used, copied, modified, and redistributed freely *//* for ANY purpose, so long as this notice remains intact. */#define _REENTRANT#include stdio.h#include string.h#include stdlib.h#include unistd.h#include assert.h#include errno.h#include ctype.h#include sys/types.h#include time.h#include sys/stat.h#include dirent.h#include version.h#include fcntl.h#include sys/uio.h#include pthread.h#include sched.htgrep 的说明236 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续#ifdef MARK#include prof.h /* to turn on MARK(), use -DMARK to compile (see man prof5)*/#endif#include pmatch.h#define PATH_MAX1024 /* max # of characters in a path name */#define HOLD_FDS 6 /* stdin,out,err and a buffer */#define UNLIMITED 99999 /* The default tglimit */#define MAXREGEXP 10 /* max number of -e options */#define FB_BLOCK 0x00001#define FC_COUNT 0x00002#define FH_HOLDNAME 0x00004#define FI_IGNCASE 0x00008#define FL_NAMEONLY 0x00010#define FN_NUMBER 0x00020#define FS_NOERROR 0x00040#define FV_REVERSE 0x00080#define FW_WORD 0x00100#define FR_RECUR 0x00200#define FU_UNSORT 0x00400tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 237示例A–1 tgrep 程序的源代码续#define FX_STDIN 0x00800#define TG_BATCH 0x01000#define TG_FILEPAT 0x02000#define FE_REGEXP 0x04000#define FS_STATS 0x08000#define FC_LINE 0x10000#define TG_PROGRESS 0x20000#define FILET 1#define DIRT 2typedef struct work_st {char *path;int tp;struct work_st *next;} work_t;typedef struct out_st {char *line;int line_count;long byte_count;struct out_st *next;} out_t;tgrep 的说明238 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续#define ALPHASIZ 128typedef struct bm_pattern { /* Boyer - Moore pattern */short p_m; /* length of pattern string */short p_r[ALPHASIZ]; /* r vector */short *p_R; /* R vector */char *p_pat; /* pattern string */} BM_PATTERN;/* bmpmatch.c */extern BM_PATTERN *bm_makepat(char *p);extern char *bm_pmatch(BM_PATTERN *pat, register char *s);extern void bm_freepat(BM_PATTERN *pattern);BM_PATTERN *bm_pat; /* the global target read only after main *//* pmatch.c */extern char *pmatch(register PATTERN *pattern, register char *string, int *len);extern PATTERN *makepat(char *string, char *metas);extern void freepat(register PATTERN *pat);extern void printpat(PATTERN *pat);PATTERN *pm_pat[MAXREGEXP]; /* global targets read only for pmatch */#include proto.h /* function prototypes of main.c */tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 239示例A–1 tgrep 程序的源代码续/* local functions to POSIXthreads only */void pthread_setconcurrency_np(int con);int pthread_getconcurrency_np(void);void pthread_yield_np(void);pthread_attr_t detached_attr;pthread_mutex_t output_print_lk;pthread_mutex_t global_count_lk;int global_count 0;work_t *work_q NULL;pthread_cond_t work_q_cv;pthread_mutex_t work_q_lk;pthread_mutex_t debug_lock;#include debug.h /* must be included AFTER themutex_t debug_lock line */work_t *search_q NULL;pthread_mutex_t search_q_lk;pthread_cond_t search_q_cv;tgrep 的说明240 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续int search_pool_cnt 0; /* the count in the pool now */int search_thr_limit 0; /* the max in the pool */work_t *cascade_q NULL;pthread_mutex_t cascade_q_lk;pthread_cond_t cascade_q_cv;int cascade_pool_cnt 0;int cascade_thr_limit 0;int running 0;pthread_mutex_t running_lk;pthread_mutex_t stat_lk;time_t st_start 0;int st_dir_search 0;int st_file_search 0;int st_line_search 0;int st_cascade 0;int st_cascade_pool 0;int st_cascade_destroy 0;int st_search 0;int st_pool 0;int st_maxrun 0;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 241示例A–1 tgrep 程序的源代码续int st_worknull 0;int st_workfds 0;int st_worklimit 0;int st_destroy 0;int all_done 0;int work_cnt 0;int current_open_files 0;int tglimit UNLIMITED; /* if -B limit the number ofthreads */int progress_offset 1;int progress 0; /* protected by the print_lock ! */unsigned int flags 0;int regexp_cnt 0;char *string[MAXREGEXP];int debug 0;int use_pmatch 0;char file_pat[255]; /* file patten match */PATTERN *pm_file_pat; /* compiled file target string (pmatch()) *//** Main: This is where the fun starts*/tgrep 的说明242 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续intmain(int argc, char **argv){int c,out_thr_flags;long max_open_files 0l, ncpus 0l;extern int optind;extern char *optarg;int prio 0;struct stat sbuf;pthread_t tid,dtid;void *status;char *e NULL, *d NULL; /* for debug flags */int debug_file 0;struct sigaction sigact;sigset_t set,oset;int err 0, i 0, pm_file_len 0;work_t *work;int restart_cnt 10;/* NO OTHER THREADS ARE RUNNING */flags FR_RECUR; /* the default */while ((c getopt(argc, argv, d:e:bchilnsvwruf:p:BCSZzHP:)) ! EOF) {tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 243示例A–1 tgrep 程序的源代码续switch (c) {#ifdef DEBUGcase ’d’:debug atoi(optarg);if (debug 0)debug_usage();d optarg;fprintf(stderr,tgrep: Debug on at level(s) );while (*d) {for (i0; i9; i)if (debug_set[i].level *d) {debug_levels | debug_set[i].flag;fprintf(stderr,%c ,debug_set[i].level);break;}d;}fprintf(stderr,\n);break;case ’f’: debug_file atoi(optarg); break;#endif /* DEBUG */tgrep 的说明244 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续case ’B’:flags | TG_BATCH;#ifndef __lock_lint/* locklint complains here, but there are no other threads */if ((e getenv(TGLIMIT))) {tglimit atoi(e);}else {if (!(flags FS_NOERROR)) /* order dependent! */fprintf(stderr,env TGLIMIT not set, overriding -B\n);flags ~TG_BATCH;}#endifbreak;case ’p’:flags | TG_FILEPAT;strcpy(file_pat,optarg);pm_file_pat makepat(file_pat,NULL);break;case ’P’:flags | TG_PROGRESS;progress_offset atoi(optarg);break;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 245示例A–1 tgrep 程序的源代码续case ’S’: flags | FS_STATS; break;case ’b’: flags | FB_BLOCK; break;case ’c’: flags | FC_COUNT; break;case ’h’: flags | FH_HOLDNAME; break;case ’i’: flags | FI_IGNCASE; break;case ’l’: flags | FL_NAMEONLY; break;case ’n’: flags | FN_NUMBER; break;case ’s’: flags | FS_NOERROR; break;case ’v’: flags | FV_REVERSE; break;case ’w’: flags | FW_WORD; break;case ’r’: flags ~FR_RECUR; break;case ’C’: flags | FC_LINE; break;case ’e’:if (regexp_cnt MAXREGEXP) {fprintf(stderr,Max number of regexp’s (%d) exceeded!\n,MAXREGEXP);exit(1);}flags | FE_REGEXP;if ((string[regexp_cnt] (char *)malloc(strlen(optarg)1))NULL){fprintf(stderr,tgrep: No space for search string(s)\n);exit(1);}tgrep 的说明246 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续memset(string[regexp_cnt],0,strlen(optarg)1);strcpy(string[regexp_cnt],optarg);regexp_cnt;break;case ’z’:case ’Z’: regexp_usage();break;case ’H’:case ’?’:default : usage();}}if (flags FS_STATS)st_start time(NULL);if (!(flags FE_REGEXP)) {if (argc - optind 1) {fprintf(stderr,tgrep: Must supply a search string(s) and file list or directory\n);usage();}if ((string[0](char *)malloc(strlen(argv[optind])1))NULL){fprintf(stderr,tgrep: No space for search string(s)\n);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 247示例A–1 tgrep 程序的源代码续exit(1);}memset(string[0],0,strlen(argv[optind])1);strcpy(string[0],argv[optind]);regexp_cnt1;optind;}if (flags FI_IGNCASE)for (i0; iregexp_cnt; i)uncase(string[i]);if (flags FE_REGEXP) {for (i0; iregexp_cnt; i)pm_pat[i] makepat(string[i],NULL);use_pmatch 1;}else {bm_pat bm_makepat(string[0]); /* only one allowed */}flags | FX_STDIN;tgrep 的说明248 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续max_open_files sysconf(_SC_OPEN_MAX);ncpus sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);if ((max_open_files - HOLD_FDS - debug_file) 1) {fprintf(stderr,tgrep: You MUST have at least ONE fd that can be used, check limit (10)\n);exit(1);}search_thr_limit max_open_files - HOLD_FDS - debug_file;cascade_thr_limit search_thr_limit / 2;/* the number of files that can be open */current_open_files search_thr_limit;pthread_attr_init(detached_attr);pthread_attr_setdetachstate(detached_attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);pthread_mutex_init(global_count_lk,NULL);pthread_mutex_init(output_print_lk,NULL);pthread_mutex_init(work_q_lk,NULL);pthread_mutex_init(running_lk,NULL);pthread_cond_init(work_q_cv,NULL);pthread_mutex_init(search_q_lk,NULL);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 249示例A–1 tgrep 程序的源代码续pthread_cond_init(search_q_cv,NULL);pthread_mutex_init(cascade_q_lk,NULL);pthread_cond_init(cascade_q_cv,NULL);if ((argc optind) ((flags TG_FILEPAT) || (flags FR_RECUR))) {add_work(.,DIRT);flags (flags ~FX_STDIN);}for ( ; optind argc; optind) {restart_cnt 10;flags (flags ~FX_STDIN);STAT_AGAIN:if (stat(argv[optind], sbuf)) {if (errno EINTR) { /* try again !, restart */if (--restart_cnt)goto STAT_AGAIN;}if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Can’t stat file/dir %s, %s\n,argv[optind], strerror(errno));continue;}switch (sbuf.st_mode S_IFMT) {tgrep 的说明250 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续case S_IFREG :if (flags TG_FILEPAT) {if (pmatch(pm_file_pat, argv[optind], pm_file_len))DP(DLEVEL1,(File pat match %s\n,argv[optind]));add_work(argv[optind],FILET);}else {add_work(argv[optind],FILET);}break;case S_IFDIR :if (flags FR_RECUR) {add_work(argv[optind],DIRT);}else {if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Can’t search directory %s, -r option is on. Directory ignored.\n,argv[optind]);}break;}}tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 251示例A–1 tgrep 程序的源代码续pthread_setconcurrency_np(3);if (flags FX_STDIN) {fprintf(stderr,tgrep: stdin option is not coded at this time\n);exit(0); /* XXX Need to fix this SOON */search_thr(NULL);if (flags FC_COUNT) {pthread_mutex_lock(global_count_lk);printf(%d\n,global_count);pthread_mutex_unlock(global_count_lk);}if (flags FS_STATS)prnt_stats();exit(0);}pthread_mutex_lock(work_q_lk);if (!work_q) {if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: No files to search.\n);exit(0);}tgrep 的说明252 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续pthread_mutex_unlock(work_q_lk);DP(DLEVEL1,(Starting to loop through the work_q for work\n));/* OTHER THREADS ARE RUNNING */while (1) {pthread_mutex_lock(work_q_lk);while ((work_q NULL || current_open_files 0 || tglimit 0) all_done 0) {if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);if (work_q NULL)st_worknull;if (current_open_files 0)st_workfds;if (tglimit 0)st_worklimit;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}pthread_cond_wait(work_q_cv,work_q_lk);}if (all_done ! 0) {pthread_mutex_unlock(work_q_lk);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 253示例A–1 tgrep 程序的源代码续DP(DLEVEL1,(All_done was set to TRUE\n));goto OUT;}work work_q;work_q work-next; /* maybe NULL */work-next NULL;current_open_files--;pthread_mutex_unlock(work_q_lk);tid 0;switch (work-tp) {case DIRT:pthread_mutex_lock(cascade_q_lk);if (cascade_pool_cnt) {if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_cascade_pool;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}work-next cascade_q;cascade_q work;pthread_cond_signal(cascade_q_cv);pthread_mutex_unlock(cascade_q_lk);tgrep 的说明254 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续DP(DLEVEL2,(Sent work to cascade pool thread\n));}else {pthread_mutex_unlock(cascade_q_lk);err pthread_create(tid,detached_attr,cascade,(void *)work);DP(DLEVEL2,(Sent work to new cascade thread\n));if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_cascade;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}}break;case FILET:pthread_mutex_lock(search_q_lk);if (search_pool_cnt) {if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_pool;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}work-next search_q; /* could be null */search_q work;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 255示例A–1 tgrep 程序的源代码续pthread_cond_signal(search_q_cv);pthread_mutex_unlock(search_q_lk);DP(DLEVEL2,(Sent work to search pool thread\n));}else {pthread_mutex_unlock(search_q_lk);err pthread_create(tid,detached_attr,search_thr,(void *)work);pthread_setconcurrency_np(pthread_getconcurrency_np()1);DP(DLEVEL2,(Sent work to new search thread\n));if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_search;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}}break;default:fprintf(stderr,tgrep: Internal error, work_t-tp not valid\n);exit(1);}if (err) { /* NEED TO FIXTHIS CODE. Exiting is just wrong */fprintf(stderr,Could not create new thread!\n);tgrep 的说明256 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续exit(1);}}OUT:if (flags TG_PROGRESS) {if (progress)fprintf(stderr,.\n);elsefprintf(stderr,\n);}/* we are done, print the stuff. All other threads are parked */if (flags FC_COUNT) {pthread_mutex_lock(global_count_lk);printf(%d\n,global_count);pthread_mutex_unlock(global_count_lk);}if (flags FS_STATS)prnt_stats();return(0); /* should have a return from main */}/*tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 257示例A–1 tgrep 程序的源代码续* Add_Work: Called from the main thread, and cascade threads to add file* and directory names to the work Q.*/intadd_work(char *path,int tp){work_t *wt,*ww,*wp;if ((wt (work_t *)malloc(sizeof(work_t))) NULL)goto ERROR;if ((wt-path (char *)malloc(strlen(path)1)) NULL)goto ERROR;strcpy(wt-path,path);wt-tp tp;wt-next NULL;if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);if (wt-tp DIRT)st_dir_search;elsest_file_search;pthread_mutex_unlock(stat_lk);tgrep 的说明258 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续}pthread_mutex_lock(work_q_lk);work_cnt;wt-next work_q;work_q wt;pthread_cond_signal(work_q_cv);pthread_mutex_unlock(work_q_lk);return(0);ERROR:if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Could not add %s to work queue. Ignored\n,path);return(-1);}/** Search thread: Started by the main thread when a file name is found* on the work Q to be serached. If all the needed resources are ready* a new search thread will be created.*/void *search_thr(void *arg) /* work_t *arg */{tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 259示例A–1 tgrep 程序的源代码续FILE *fin;char fin_buf[(BUFSIZ*4)]; /* 4 Kbytes */work_t *wt,std;int line_count;char rline[128];char cline[128];char *line;register char *p,*pp;int pm_len;int len 0;long byte_count;long next_line;int show_line; /* for the -v option */register int slen,plen,i;out_t *out NULL; /* this threads output list */pthread_yield_np();wt (work_t *)arg; /* first pass, wt is passed to use. *//* len strlen(string);*/ /* only set on first pass */while (1) { /* reuse the search threads *//* init all back to zero */tgrep 的说明260 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续line_count 0;byte_count 0l;next_line 0l;show_line 0;pthread_mutex_lock(running_lk);running;pthread_mutex_unlock(running_lk);pthread_mutex_lock(work_q_lk);tglimit--;pthread_mutex_unlock(work_q_lk);DP(DLEVEL5,(searching file (STDIO) %s\n,wt-path));if ((fin fopen(wt-path,r)) NULL) {if (!(flags FS_NOERROR)) {fprintf(stderr,tgrep: %s. File \%s\ not searched.\n,strerror(errno),wt-path);}goto ERROR;}setvbuf(fin,fin_buf,_IOFBF,(BUFSIZ*4)); /* XXX */DP(DLEVEL5,(Search thread has opened file %s\n,wt-path));while ((fgets(rline,127,fin)) ! NULL) {tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 261示例A–1 tgrep 程序的源代码续if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_line_search;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}slen strlen(rline);next_line slen;line_count;if (rline[slen-1] ’\n’)rline[slen-1] ’\0’;/*** If the uncase flag is set, copy the read in line (rline)** To the uncase line (cline) Set the line pointer to point at** cline.** If the case flag is NOT set, then point line at rline.** line is what is compared, rline is what is printed on a** match.*/if (flags FI_IGNCASE) {strcpy(cline,rline);uncase(cline);line cline;}tgrep 的说明262 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续else {line rline;}show_line 1; /* assume no match, if -v set *//* The old code removed */if (use_pmatch) {for (i0; iregexp_cnt; i) {if (pmatch(pm_pat[i], line, pm_len)) {if (!(flags FV_REVERSE)) {add_output_local(out,wt,line_count,byte_count,rline);continue_line(rline,fin,out,wt,line_count,byte_count);}else {show_line 0;} /* end of if -v flag if / else block *//*** if we get here on ANY of the regexp targets** jump out of the loop, we found a single** match so do not keep looking!** If name only, do not keep searcthing the same** file, we found a single match, so close the file,tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 263示例A–1 tgrep 程序的源代码续** print the file name and move on to the next file.*/if (flags FL_NAMEONLY)goto OUT_OF_LOOP;elsegoto OUT_AND_DONE;} /* end found a match if block */} /* end of the for pat[s] loop */}else {if (bm_pmatch( bm_pat, line)) {if (!(flags FV_REVERSE)) {add_output_local(out,wt,line_count,byte_count,rline);continue_line(rline,fin,out,wt,line_count,byte_count);}else {show_line 0;}if (flags FL_NAMEONLY)goto OUT_OF_LOOP;}}tgrep 的说明264 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续OUT_AND_DONE:if ((flags FV_REVERSE) show_line) {add_output_local(out,wt,line_count,byte_count,rline);show_line 0;}byte_count next_line;}OUT_OF_LOOP:fclose(fin);/*** The search part is done, but before we give back the FD,** and park this thread in the search thread pool, print the** local output we have gathered.*/print_local_output(out,wt); /* this also frees out nodes */out NULL; /* for the next time around, if there is one */ERROR:DP(DLEVEL5,(Search done for %s\n,wt-path));free(wt-path);free(wt);notrun();pthread_mutex_lock(search_q_lk);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 265示例A–1 tgrep 程序的源代码续if (search_pool_cnt search_thr_limit) {pthread_mutex_unlock(search_q_lk);DP(DLEVEL5,(Search thread exiting\n));if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_destroy;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}return(0);}else {search_pool_cnt;while (!search_q)pthread_cond_wait(search_q_cv,search_q_lk);search_pool_cnt--;wt search_q; /* we have work to do! */if (search_q-next)search_q search_q-next;elsesearch_q NULL;pthread_mutex_unlock(search_q_lk);}}tgrep 的说明266 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续/*NOTREACHED*/}/** Continue line: Special case search with the -C flag set. If you are* searching files like Makefiles, some lines might have escape char’s to* contine the line on the next line. So the target string can be found, but* no data is displayed. This function continues to print the escaped line* until there are no more \ chars found.*/intcontinue_line(char *rline, FILE *fin, out_t *out, work_t *wt,int *lc, long *bc){int len;int cnt 0;char *line;char nline[128];if (!(flags FC_LINE))return(0);line rline;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 267示例A–1 tgrep 程序的源代码续AGAIN:len strlen(line);if (line[len-1] ’\\’) {if ((fgets(nline,127,fin)) NULL) {return(cnt);}line nline;len strlen(line);if (line[len-1] ’\n’)line[len-1] ’\0’;*bc *bc len;*lc;add_output_local(out,wt,*lc,*bc,line);cnt;goto AGAIN;}return(cnt);}/** cascade: This thread is started by the main thread when directory names* are found on the work Q. The thread reads all the new file, and directory* names from the directory it was started when and adds the names to thetgrep 的说明268 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续* work Q. (it finds more work!)*/void *cascade(void *arg) /* work_t *arg */{char fullpath[1025];int restart_cnt 10;DIR *dp;char dir_buf[sizeof(struct dirent) PATH_MAX];struct dirent *dent (struct dirent *)dir_buf;struct stat sbuf;char *fpath;work_t *wt;int fl 0, dl 0;int pm_file_len 0;pthread_yield_np(); /* try toi give control back to main thread */wt (work_t *)arg;while(1) {fl 0;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 269示例A–1 tgrep 程序的源代码续dl 0;restart_cnt 10;pm_file_len 0;pthread_mutex_lock(running_lk);running;pthread_mutex_unlock(running_lk);pthread_mutex_lock(work_q_lk);tglimit--;pthread_mutex_unlock(work_q_lk);if (!wt) {if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Bad work node passed to cascade\n);goto DONE;}fpath (char *)wt-path;if (!fpath) {if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Bad path name passed to cascade\n);goto DONE;}DP(DLEVEL3,(Cascading on %s\n,fpath));tgrep 的说明270 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续if (( dp opendir(fpath)) NULL) {if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Can’t open dir %s, %s. Ignored.\n,fpath,strerror(errno));goto DONE;}while ((readdir_r(dp,dent)) ! NULL) {restart_cnt 10; /* only try to restart the interupted 10 X*/if (dent-d_name[0] ’.’) {if (dent-d_name[1] ’.’ dent-d_name[2] ’\0’)continue;if (dent-d_name[1] ’\0’)continue;}fl strlen(fpath);dl strlen(dent-d_name);if ((fl 1 dl) 1024) {fprintf(stderr,tgrep: Path %s/%s is too long. MaxPath 1024\n,fpath, dent-d_name);continue; /* try the next name in this directory */tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 271示例A–1 tgrep 程序的源代码续}strcpy(fullpath,fpath);strcat(fullpath,/);strcat(fullpath,dent-d_name);RESTART_STAT:if (stat(fullpath,sbuf)) {if (errno EINTR) {if (--restart_cnt)goto RESTART_STAT;}if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Can’t stat file/dir %s, %s. Ignored.\n,fullpath,strerror(errno));goto ERROR;}switch (sbuf.st_mode S_IFMT) {case S_IFREG :if (flags TG_FILEPAT) {if (pmatch(pm_file_pat, dent-d_name, pm_file_len)) {DP(DLEVEL3,(file pat match (cascade) %s\n,tgrep 的说明272 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续dent-d_name));add_work(fullpath,FILET);}}else {add_work(fullpath,FILET);DP(DLEVEL3,(cascade added file (MATCH) %s to Work Q\n,fullpath));}break;case S_IFDIR :DP(DLEVEL3,(cascade added dir %s to Work Q\n,fullpath));add_work(fullpath,DIRT);break;}}ERROR:closedir(dp);DONE:free(wt-path);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 273示例A–1 tgrep 程序的源代码续free(wt);notrun();pthread_mutex_lock(cascade_q_lk);if (cascade_pool_cnt cascade_thr_limit) {pthread_mutex_unlock(cascade_q_lk);DP(DLEVEL5,(Cascade thread exiting\n));if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);st_cascade_destroy;pthread_mutex_unlock(stat_lk);}return(0); /* pthread_exit */}else {DP(DLEVEL5,(Cascade thread waiting in pool\n));cascade_pool_cnt;while (!cascade_q)pthread_cond_wait(cascade_q_cv,cascade_q_lk);cascade_pool_cnt--;wt cascade_q; /* we have work to do! */if (cascade_q-next)cascade_q cascade_q-next;elsetgrep 的说明274 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续cascade_q NULL;pthread_mutex_unlock(cascade_q_lk);}}/*NOTREACHED*/}/** Print Local Output: Called by the search thread after it is done searching* a single file. If any oputput was saved (matching lines), the lines are* displayed as a group on stdout.*/intprint_local_output(out_t *out, work_t *wt){out_t *pp, *op;int out_count 0;int printed 0;pp out;pthread_mutex_lock(output_print_lk);if (pp (flags TG_PROGRESS)) {progress;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 275示例A–1 tgrep 程序的源代码续if (progress progress_offset) {progress 0;fprintf(stderr,.);}}while (pp) {out_count;if (!(flags FC_COUNT)) {if (flags FL_NAMEONLY) { /* Pint name ONLY ! */if (!printed) {printed 1;printf(%s\n,wt-path);}}else { /* We are printing more then just the name */if (!(flags FH_HOLDNAME))printf(%s :,wt-path);if (flags FB_BLOCK)printf(%ld:,pp-byte_count/5121);if (flags FN_NUMBER)printf(%d:,pp-line_count);printf(%s\n,pp-line);}tgrep 的说明276 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续}op pp;pp pp-next;/* free the nodes as we go down the list */free(op-line);free(op);}pthread_mutex_unlock(output_print_lk);pthread_mutex_lock(global_count_lk);global_count out_count;pthread_mutex_unlock(global_count_lk);return(0);}/** add output local: is called by a search thread as it finds matching lines.* the matching line, its byte offset, line count, etc. are stored until the* search thread is done searching the file, then the lines are printed as* a group. This way the lines from more then a single file are not mixed* together.*/tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 277示例A–1 tgrep 程序的源代码续intadd_output_local(out_t **out, work_t *wt,int lc, long bc, char *line){out_t *ot,*oo, *op;if (( ot (out_t *)malloc(sizeof(out_t))) NULL)goto ERROR;if (( ot-line (char *)malloc(strlen(line)1)) NULL)goto ERROR;strcpy(ot-line,line);ot-line_count lc;ot-byte_count bc;if (!*out) {*out ot;ot-next NULL;return(0);}/* append to the END of the list; keep things sorted! */op oo *out;while(oo) {op oo;tgrep 的说明278 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续oo oo-next;}op-next ot;ot-next NULL;return(0);ERROR:if (!(flags FS_NOERROR))fprintf(stderr,tgrep: Output lost. No space. [%s: line %d byte %d match : %s\n,wt-path,lc,bc,line);return(1);}/** print stats: If the -S flag is set, after ALL files have been searched,* main thread calls this function to print the stats it keeps on how the* search went.*/voidprnt_stats(void){tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 279示例A–1 tgrep 程序的源代码续float a,b,c;float t 0.0;time_t st_end 0;char tl[80];st_end time(NULL); /* stop the clock */printf(\n----------------- Tgrep Stats. --------------------\n);printf(Number of directories searched: %d\n,st_dir_search);printf(Number of files searched: %d\n,st_file_search);c (float)(st_dir_search st_file_search) / (float)(st_end - st_start);printf(Dir/files per second: %3.2f\n,c);printf(Number of lines searched: %d\n,st_line_search);printf(Number of matching lines to target: %d\n,global_count);printf(Number of cascade threads created: %d\n,st_cascade);printf(Number of cascade threads from pool: %d\n,st_cascade_pool);a st_cascade_pool; b st_dir_search;printf(Cascade thread pool hit rate: %3.2f%%\n,((a/b)*100));printf(Cascade pool overall size: %d\n,cascade_pool_cnt);printf(Number of search threads created: %d\n,st_search);printf(Number of search threads from pool: %d\n,st_pool);a st_pool; b st_file_search;printf(Search thread pool hit rate: %3.2f%%\n,((a/b)*100));tgrep 的说明280 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续printf(Search pool overall size: %d\n,search_pool_cnt);printf(Search pool size limit: %d\n,search_thr_limit);printf(Number of search threads destroyed: %d\n,st_destroy);printf(Max # of threads running concurrenly: %d\n,st_maxrun);printf(Total run time, in seconds. %d\n,(st_end - st_start));/* Why did we wait ? */a st_workfds; b st_dir_searchst_file_search;c (a/b)*100; t c;printf(Work stopped due to no FD’s: (%.3d) %d Times, %3.2f%%\n,search_thr_limit,st_workfds,c);a st_worknull; b st_dir_searchst_file_search;c (a/b)*100; t c;printf(Work stopped due to no work on Q: %d Times, %3.2f%%\n,st_worknull,c);if (tglimit UNLIMITED)strcpy(tl,Unlimited);elsesprintf(tl, %.3d ,tglimit);a st_worklimit; b st_dir_searchst_file_search;c (a/b)*100; t c;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 281示例A–1 tgrep 程序的源代码续printf(Work stopped due to TGLIMIT: (%.9s) %d Times, %3.2f%%\n,tl,st_worklimit,c);printf(Work continued to be handed out: %3.2f%%\n,100.00-t);printf(----------------------------------------------------\n);}/** not running: A glue function to track if any search threads or cascade* threads are running. When the count is zero, and the work Q is NULL,* we can safely say, WE ARE DONE.*/voidnotrun (void){pthread_mutex_lock(work_q_lk);work_cnt--;tglimit;current_open_files;pthread_mutex_lock(running_lk);if (flags FS_STATS) {pthread_mutex_lock(stat_lk);if (running st_maxrun) {st_maxrun running;DP(DLEVEL6,(Max Running has increased to %d\n,st_maxrun));tgrep 的说明282 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续}pthread_mutex_unlock(stat_lk);}running--;if (work_cnt 0 running 0) {all_done 1;DP(DLEVEL6,(Setting ALL_DONE flag to TRUE.\n));}pthread_mutex_unlock(running_lk);pthread_cond_signal(work_q_cv);pthread_mutex_unlock(work_q_lk);}/** uncase: A glue function. If the -i (case insensitive) flag is set, the* target strng and the read in line is converted to lower case before* comparing them.*/voiduncase(char *s){char *p;tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 283示例A–1 tgrep 程序的源代码续for (p s; *p ! NULL; p)*p (char)tolower(*p);}/** usage: Have to have one of these.*/voidusage(void){fprintf(stderr,usage: tgrep options pattern {file,dir}...\n);fprintf(stderr,\n);fprintf(stderr,Where:\n);#ifdef DEBUGfprintf(stderr,Debug -d debug level -d levels (-d0 for usage)\n);fprintf(stderr,Debug -f block fd’s from use (-f #)\n);#endiffprintf(stderr, -b show block count (512 byte block)\n);fprintf(stderr, -c print only a line count\n);fprintf(stderr, -h Do NOT print file names\n);fprintf(stderr, -i case insensitive\n);fprintf(stderr, -l print file name only\n);tgrep 的说明284 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续fprintf(stderr, -n print the line number with the line\n);fprintf(stderr, -s Suppress error messages\n);fprintf(stderr, -v print all but matching lines\n);#ifdef NOT_IMPfprintf(stderr, -w search for a \word\\n);#endiffprintf(stderr, -r Do not search for files in all sub-directories\n);fprintf(stderr, -C show continued lines (\\\\)\n);fprintf(stderr, -p File name regexp pattern. (Quote it)\n);fprintf(stderr, -P show progress. -P 1 prints a DOT on stderr\nfor each file it finds, -P 10 prints a DOT\non stderr for each 10 files it finds, etc...\n);fprintf(stderr, -e expression search.(regexp) More then one\n);fprintf(stderr, -B limit the number of threads to TGLIMIT\n);fprintf(stderr, -S Print thread stats when done.\n);fprintf(stderr, -Z Print help on the regexp used.\n);fprintf(stderr,\n);fprintf(stderr,Notes:\n);fprintf(stderr, If you start tgrep with only a directory name\n);fprintf(stderr, and no file names, you must not have the -r option\n);fprintf(stderr, set or you will get no output.\n);fprintf(stderr, To search stdin (piped input), you must set -r\n);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 285示例A–1 tgrep 程序的源代码续fprintf(stderr, Tgrep will search ALL files in ALL \n);fprintf(stderr, sub-directories. (like */* */*/* */*/*/* etc..)\n);fprintf(stderr, if you supply a directory name.\n);fprintf(stderr, If you do not supply a file, or directory name,\n);fprintf(stderr, and the -r option is not set, the current \n);fprintf(stderr, directory \.\ will be used.\n);fprintf(stderr, All the other options should work \like\ grep\n);fprintf(stderr, The -p patten is regexp; tgrep will search only\n);fprintf(stderr,\n);fprintf(stderr, Copy Right By Ron Winacott, 1993-1995.\n);fprintf(stderr,\n);exit(0);}/** regexp usage: Tell the world about tgrep custom (THREAD SAFE) regexp!*/intregexp_usage (void){fprintf(stderr,usage: tgrep options -e \pattern\ -e ... {file,dir}...\n);fprintf(stderr,\n);tgrep 的说明286 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续fprintf(stderr,metachars:\n);fprintf(stderr, . - match any character\n);fprintf(stderr, * - match 0 or more occurrences of previous char\n);fprintf(stderr, - match 1 or more occurrences of previous char.\n);fprintf(stderr, ^ - match at beginning of string\n);fprintf(stderr, $ - match end of string\n);fprintf(stderr, [ - start of character class\n);fprintf(stderr, ] - end of character class\n);fprintf(stderr, ( - start of a new pattern\n);fprintf(stderr, ) - end of a new pattern\n);fprintf(stderr, (n)c - match c at column n\n);fprintf(stderr, | - match either pattern\n);fprintf(stderr, \\ - escape any special characters\n);fprintf(stderr, \\c - escape any special characters\n);fprintf(stderr, \\o - turn on any special characters\n);fprintf(stderr,\n);fprintf(stderr,To match two diffrerent patterns in the same command\n);fprintf(stderr,Use the or function. \nie: tgrep -e \(pat1)|(pat2)\ file\nThis will match any line with \pat1\ or \pat2\ in it.\n);fprintf(stderr,You can also use up to %d -e expressions\n,MAXREGEXP);fprintf(stderr,RegExp Pattern matching brought to you by Marc Staveley\n);exit(0);tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 287示例A–1 tgrep 程序的源代码续}/** debug usage: If compiled with -DDEBUG, turn it on, and tell the world* how to get tgrep to print debug info on different threads.*/#ifdef DEBUGvoiddebug_usage(void){int i 0;fprintf(stderr,DEBUG usage and levels:\n);fprintf(stderr,--------------------------------------------------\n);fprintf(stderr,Level code\n);fprintf(stderr,--------------------------------------------------\n);fprintf(stderr,0 This message.\n);for (i0; i9; i) {fprintf(stderr,%d %s\n,i1,debug_set[i].name);}fprintf(stderr,--------------------------------------------------\n);fprintf(stderr,You can or the levels together like -d134 for levels\n);tgrep 的说明288 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续fprintf(stderr,1 and 3 and 4.\n);fprintf(stderr,\n);exit(0);}#endif/* Pthreads NP functions */#ifdef __sunvoidpthread_setconcurrency_np(int con){thr_setconcurrency(con);}intpthread_getconcurrency_np(void){return(thr_getconcurrency());}voidpthread_yield_np(void)tgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 289示例A–1 tgrep 程序的源代码续{/* In Solaris 2.4, these functions always return - 1 and set errno to ENOSYS */if (sched_yield()) /* call UI interface if we are older than 2.5 */thr_yield();}#elsevoidpthread_setconcurrency_np(int con){return;}intpthread_getconcurrency_np(void){return(0);}voidpthread_yield_np(void){return;tgrep 的说明290 多线程编程指南• 2006年10月示例A–1 tgrep 程序的源代码续}#endiftgrep 的说明附录A • 样例应用程序多线程grep 291292Solaris 线程示例 barrier.cbarrier.c 程序演示了Solaris 线程的屏障实现。有关屏障的定义请参见第232 页中的“在共享内存并行计算机上并行化循环”。示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c#define _REENTRANT/* Include Files */#include thread.h#include errno.h/* Constants Macros */* Data Declarations */typedef struct {int maxcnt; /* maximum number of runners */struct _sb {cond_t wait_cv; /* cv for waiters at barrier */B附录B293示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续mutex_t wait_lk; /* mutex for waiters at barrier */int runners; /* number of running threads */} sb[2];struct _sb *sbp; /* current sub-barrier */} barrier_t;/** barrier_init - initialize a barrier variable.**/intbarrier_init( barrier_t *bp, int count, int type, void *arg ) {int n;int i;if (count 1)return(EINVAL);bp-maxcnt count;Solaris 线程示例 barrier.c294 多线程编程指南• 2006年10月示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续bp-sbp bp-sb[0];for (i 0; i 2; i) {#if defined(__cplusplus)struct barrier_t::_sb *sbp ( bp-sb[i] );#elsestruct _sb *sbp ( bp-sb[i] );#endifsbp-runners count;if (n mutex_init(sbp-wait_lk, type, arg))return(n);if (n cond_init(sbp-wait_cv, type, arg))return(n);}return(0);}/** barrier_wait - wait at a barrier for everyone to arrive.**/Solaris 线程示例 barrier.c附录B• Solaris 线程示例 barrier.c 295示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续intbarrier_wait(register barrier_t *bp) {#if defined(__cplusplus)register struct barrier_t::_sb *sbp bp-sbp;#elseregister struct _sb *sbp bp-sbp;#endifmutex_lock(sbp-wait_lk);if (sbp-runners 1) { /* last thread to reach barrier */if (bp-maxcnt ! 1) {/* reset runner count and switch sub-barriers */sbp-runners bp-maxcnt;bp-sbp (bp-sbp bp-sb[0])? bp-sb[1] : bp-sb[0];/* wake up the waiters */cond_broadcast(sbp-wait_cv);}} else {sbp-runners--; /* one less runner */Solaris 线程示例 barrier.c296 多线程编程指南• 2006年10月示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续while (sbp-runners ! bp-maxcnt)cond_wait( sbp-wait_cv, sbp-wait_lk);}mutex_unlock(sbp-wait_lk);return(0);}/** barrier_destroy - destroy a barrier variable.**/intbarrier_destroy(barrier_t *bp) {int n;int i;for (i0; i 2; i) {if (n cond_destroy(bp-sb[i].wait_cv))return( n );Solaris 线程示例 barrier.c附录B• Solaris 线程示例 barrier.c 297示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续if (n mutex_destroy( bp-sb[i].wait_lk))return(n);}return(0);}#define NTHR 4#define NCOMPUTATION 2#define NITER 1000#define NSQRT 1000void *compute(barrier_t *ba ){int count NCOMPUTATION;while (count--) {barrier_wait( ba );/* do parallel computation */}}Solaris 线程示例 barrier.c298 多线程编程指南• 2006年10月示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续main( int argc, char *argv[] ) {int i;int niter;int nthr;barrier_t ba;double et;thread_t *tid;switch ( argc ) {default:case 3 : niter atoi( argv[1] );nthr atoi( argv[2] );break;case 2 : niter atoi( argv[1] );nthr NTHR;break;case 1 : niter NITER;nthr NTHR;break;}Solaris 线程示例 barrier.c附录B• Solaris 线程示例 barrier.c 299示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续barrier_init( ba, nthr 1, USYNC_THREAD, NULL );tid (thread_t *) calloc(nthr, sizeof(thread_t));for (i 0; i nthr; i) {int n;if (n thr_create(NULL, 0,(void *(*)( void *)) compute,ba, NULL, tid[i])) {errno n;perror(thr_create);exit(1);}}for (i 0; i NCOMPUTATION; i) {barrier_wait(ba );/* do parallel algorithm */}for (i 0; i nthr; i) {thr_join(tid[i], NULL, NULL);Solaris 线程示例 barrier.c300 多线程编程指南• 2006年10月示例B–1 Solaris 线程示例 barrier.c 续}}Solaris 线程示例 barrier.c附录B• Solaris 线程示例 barrier.c 301302索引数字和符号32 位体系结构, 7 464 位环境/dev/kmem, 20/dev/mem, 20libkvm, 20/proc 限制, 20大文件支持, 21大虚拟地址空间, 20寄存器, 20库, 20数据类型模型, 20AAda, 158aio_errno, 163AIO_INPROGRESS, 163aio_result_t, 163aiocancel, 162-163, 163aioread, 162-163, 163aiowait, 163aiowrite, 163ANSI C, 17 7CC, 177cond_broadcast返回值, 213语法, 213cond_destroy返回值, 210语法, 210cond_init, 218USYNC_THREAD, 218返回值, 210语法, 209-210cond_reltimedwait返回值, 212语法, 212cond_signal返回值, 213语法, 213cond_timedwait返回值, 212语法, 211cond_wait, 161返回值, 211语法, 211Ddbx, 195dbx(1), 17 7Dijkstra, E.W., 121Eerrno, 33, 173, 222errno, 17 5__errno, 17 5errno, 全局变量, 221303exec, 144, 146, 147exit, 147, 194Fflockfile, 164fork, 147fork1, 146, 147FORTRAN, 17 7funlockfile, 164Ggetc, 164getc_unlocked, 164gethostbyname, 222gethostbyname_r, 223getrusage, 149II/O标准, 164不连续, 163同步, 161异步, 162Kkill, 151, 154L/lib/libc, 169, 171, 174/lib/libC, 169/lib/libdl_stubs, 169/lib/libintl, 169, 171/lib/libm, 169, 171/lib/libmalloc, 169, 171/lib/libmapmalloc, 169, 171/lib/libnsl, 169, 171, 175/lib/libpthread, 171, 174/lib/libresolv, 169/lib/librt, 17 1/lib/libsocket, 169, 171/lib/libthread, 171, 174/lib/libthread, 18/lib/libw, 169, 171/lib/libX11, 169/lib/strtoaddr, 169ln, 链接, 17 1longjmp, 149, 158-lposix4 库, POSIX 1003.1 信号, 17 4lseek(2), 164Mmalloc, 26MAP_NORESERVE, 67MAP_SHARED, 147mdb(1), 17 6mmap, 147mmap(2), 67mprotect, 195-mt, 17 4MT安全库C 运行时共享对象, 169getXXbyYY_r 形式的网络接口, 169X11Windows 例程, 169不安全接口的线程安全形式, 169对多字节语言环境的宽字符和宽字符串支持, 169国际化, 169基于mmap(2) 的备选内存分配库, 169静态切换编译, 169空间有效内存分配, 169名称到地址的网络转换, 169数学库, 169线程特定errno 支持, 169用于执行网络连接的套接字库, 169mutex_destroy返回值, 206语法, 206mutex_init, 218USYNC_THREAD, 218返回值, 206语法, 204-206索引304 多线程编程指南• 2006年10月mutex_lock返回值, 207语法, 207mutex_trylock返回值, 208语法, 208mutex_trylock(3C), 227mutex_unlock, 207返回值, 207NNDEBUG, 119netdir, 169netselect, 169nice, 150nice(2), 150PPascal, 17 7PC, 程序计数器, 19PC_GETCID, 150PC_GETCLINFO, 150PC_GETPARMS, 150PC_SETPARMS, 150Peterson 算法, 231PL/1 语言, 152pread, 163printf, 158问题, 223priocntl, 150PC_GETCID, 150PC_GETCLINFO, 150PC_SETPARMS, 150priocntl(2), PC_GETPARMS, 150prolagen, 减小信号, P 操作, 121pthread_atfork, 146返回值, 146语法, 42, 146pthread_attr_destroy返回值, 51语法, 51pthread_attr_getdetachstate返回值, 54语法, 53-54pthread_attr_getguardsize返回值, 55语法, 55pthread_attr_getinheritsched返回值, 62语法, 61pthread_attr_getschedparam返回值, 65语法, 63-65pthread_attr_getschedpolicy返回值, 60语法, 60pthread_attr_getscope返回值, 57语法, 57pthread_attr_getstackaddr返回值, 7 1语法, 70-71pthread_attr_getstacksize返回值, 67语法, 66pthread_attr_init返回值, 51属性值, 50语法, 50-51pthread_attr_setdetachstate返回值, 53语法, 52-53pthread_attr_setguardsize返回值, 54语法, 54pthread_attr_setinheritsched返回值, 61语法, 60-61pthread_attr_setschedparam返回值, 63语法, 62pthread_attr_setschedpolicy返回值, 59语法, 58-59pthread_attr_setscope返回值, 57语法, 55-56索引305pthread_attr_setstackaddr返回值, 69语法, 68-69pthread_attr_setstacksize返回值, 66语法, 65-66pthread_cancel返回值, 45语法, 44pthread_cleanup_pop, 语法, 48pthread_cleanup_push, 语法, 47pthread_cond_broadcast, 108, 117, 152返回值, 116示例, 114语法, 114-116pthread_cond_destroy返回值, 116语法, 116pthread_cond_init返回值, 107语法, 107pthread_cond_reltimedwait_np返回值, 114语法, 113-114pthread_cond_signal, 108, 117, 118, 152返回值, 111示例, 110语法, 109-111pthread_cond_timedwait返回值, 112示例, 112语法, 111-112pthread_cond_wait, 117, 118, 152返回值, 109示例, 110语法, 108-109pthread_condattr_destroy返回值, 104语法, 104pthread_condattr_getpshared返回值, 106语法, 105-106pthread_condattr_init返回值, 103语法, 103pthread_condattr_setpshared返回值, 105语法, 104-105pthread_create返回值, 24语法, 23-24pthread_detach返回值, 28语法, 28pthread_equal返回值, 36语法, 36pthread_exit返回值, 42语法, 42pthread_getconcurrency返回值, 58语法, 58pthread_getschedparam返回值, 40语法, 39pthread_getspecific, 语法, 31-32pthread_join, 162返回值, 25语法, 25pthread_join(3C), 67pthread_key_create返回值, 29示例, 34语法, 29pthread_key_delete返回值, 30语法, 30pthread_kill, 154返回值, 40语法, 40pthread_mutex_consistent_np返回值, 91语法, 91pthread_mutex_destroy返回值, 96语法, 95-96pthread_mutex_getprioceiling返回值, 86语法, 85索引306 多线程编程指南• 2006年10月pthread_mutex_init返回值, 90语法, 89-90pthread_mutex_lock返回值, 92示例, 96, 99, 101语法, 91-92pthread_mutex_setprioceiling返回值, 85语法, 84pthread_mutex_trylock, 99返回值, 94语法, 94pthread_mutex_unlock返回值, 94示例, 96, 99, 101语法, 93-94pthread_mutexattr_destroy返回值, 7 6语法, 7 6pthread_mutexattr_getprioceiling返回值, 84语法, 84pthread_mutexattr_getprotocol返回值, 82语法, 82pthread_mutexattr_getpshared返回值, 7 8语法, 7 8pthread_mutexattr_getrobust_np返回值, 88语法, 88pthread_mutexattr_init返回值, 7 6语法, 75-76pthread_mutexattr_setprioceiling返回值, 83语法, 83pthread_mutexattr_setprotocol返回值, 81语法, 80pthread_mutexattr_setpshared返回值, 7 7语法, 7 7pthread_mutexattr_setrobust_np返回值, 87pthread_mutexattr_setrobust_np 续语法, 86pthread_mutexattr_settype返回值, 79, 80语法, 78, 79pthread_once返回值, 37语法, 37PTHREAD_PRIO_INHERIT, 80, 81PTHREAD_PRIO_NONE, 80PTHREAD_PRIO_PROTECT, 81pthread_rwlock_destroy返回值, 138语法, 138pthread_rwlock_init返回值, 134语法, 134pthread_rwlock_rdlock返回值, 135语法, 134-135pthread_rwlock_tryrdlock返回值, 135语法, 135pthread_rwlock_trywrlock返回值, 137语法, 136pthread_rwlock_unlock返回值, 137语法, 137pthread_rwlock_wrlock返回值, 136语法, 136pthread_rwlockattr_destroy返回值, 132语法, 131pthread_rwlockattr_getpshared返回值, 133语法, 133pthread_rwlockattr_init返回值, 131语法, 131pthread_rwlockattr_setpshared返回值, 132语法, 132PTHREAD_SCOPE_SYSTEM, 55索引307pthread_self返回值, 36语法, 35-36pthread_setcancelstate返回值, 45语法, 45pthread_setcanceltype返回值, 46语法, 46pthread_setconcurrency返回值, 58语法, 58pthread_setschedparam返回值, 39语法, 38pthread_setspecific返回值, 31示例, 34语法, 31pthread_sigmask, 154返回值, 41, 42语法, 41PTHREAD_STACK_MIN(), 68pthread_testcancel, 语法, 46-47putc, 164putc_unlocked, 164pwrite, 163R_r, 223read, 163, 164RPC, 18, 169, 228RT,, 请参见实时rw_rdlock返回值, 188语法, 188rw_tryrdlock返回值, 189语法, 188rw_trywrlock返回值, 190语法, 190rw_unlock返回值, 190rw_unlock 续语法, 190rw_wrlock返回值, 189语法, 189rwlock_destroy返回值, 192语法, 191-192rwlock_initUSYNC_THREAD, 218返回值, 187语法, 186-187SSA_RESTART, 161sched_yield返回值, 38语法, 37sem_destroy返回值, 128语法, 127sem_init返回值, 124示例, 128sem_post, 121返回值, 125示例, 129语法, 125sem_trywait, 121返回值, 127语法, 126-127sem_wait, 121返回值, 126示例, 129语法, 126sema_destroy返回值, 217语法, 217sema_initUSYNC_THREAD, 218返回值, 215语法, 123-124, 214-215sema_post, 168返回值, 216索引308 多线程编程指南• 2006年10月sema_post 续语法, 215-216sema_trywait返回值, 217语法, 217sema_wait返回值, 216语法, 216setjmp, 149, 157, 158SIG_DFL, 151SIG_IGN, 151SIG_SETMASK, 41sigaction, 151, 161SIGFPE, 152, 158SIGILL, 152SIGINT, 152, 157, 161SIGIO, 152, 163siglongjmp, 158signal, 151signal.h, 197sigprocmask, 154SIGPROF, 时间间隔计时器, 148sigqueue, 151SIGSEGV, 67, 152sigsend, 151sigsetjmp, 158sigtimedwait, 155SIGVTALRM, 时间间隔计时器, 148sigwait, 154-155, 155, 156, 158stack_base, 69, 194stack_size, 66, 194start_routine(), 194stdio, 17 3T__t_errno, 17 5THR_BOUND, 194thr_continue, 194返回值, 185语法, 185thr_create, 195返回值, 195语法, 193-195thr_create 的标志, 194THR_DAEMON, 194THR_DETACHED, 194thr_exit, 194返回值, 198语法, 198thr_getprio返回值, 203语法, 203thr_getspecific返回值, 202语法, 202thr_join返回值, 200语法, 198thr_keycreate返回值, 201语法, 200thr_kill, 169返回值, 197语法, 197thr_min_stack, 194, 195thr_self, 语法, 196thr_setprio返回值, 203语法, 202-203thr_setspecific返回值, 201语法, 201thr_sigsetmask, 168返回值, 198语法, 197-198thr_suspend返回值, 184语法, 184thr_yield, 227语法, 196TLI, 169TS,, 请参见分时调度类U/usr/include/errno.h, 17 1/usr/include/limits.h, 17 1/usr/include/pthread.h, 17 1/usr/include/signal.h, 17 1索引309/usr/include/thread.h, 17 1/usr/include/unistd.h, 17 1/usr/lib, 32–位线程库, Solaris 9, 175/usr/lib/lwp, 32 位线程库, Solaris 8, 175/usr/lib/lwp/64, 64 位线程库, Solaris 8, 175USYNC_PROCESS, 218读写锁, 186互斥锁, 204条件变量, 209信号, 214USYNC_PROCESS_ROBUST, 互斥锁, 204USYNC_THREAD读写锁, 187互斥锁, 204条件变量, 209信号, 214Vverhogen, 增加信号, V 操作, 121vfork, 146Wwrite, 163write(2), 164XXDR, 169安安全, 线程接口, 165-169, 169绑绑定将线程绑定到LWP, 194将值绑定到键, 201绑定线程, 16绑定线程续已定义, 16报报警, 每个进程, 148比比较线程标识符, 36编编译标志-D_POSIX_C_SOURCE, 17 3-D_POSIX_PTHREAD_SEMANTICS, 17 3-D_REENTRANT, 17 3单线程应用程序, 17 3编译多线程应用程序, 17 1变变量全局, 221-222条件, 74, 102-106, 120, 141元语, 7 4标标准, UNIX, 16标准I/O, 164并并行, 算法, 232不不变量, 119, 225索引310 多线程编程指南• 2006年10月不连续I/O, 163查查找线程的优先级, 203超超时, 示例, 113程程序员分配的栈, 67-68, 195初初始化互斥锁, 89创创建线程, 228栈, 67-68, 69, 194, 195创建缺省线程, 23磁磁带机, 流形式, 162从从堆分配存储, malloc, 26从掩码中删除信号, 41粗粗粒度锁定, 225存存储缓冲区, 231存储线程的键值, 202代代码监视, 224, 226代码锁定, 224, 225单单链接列表, 示例, 99单链接列表和嵌套锁定, 示例, 99单线程代码, 7 4假设, 221进程, 147已定义, 15调调度分时, 150实时, 150系统类, 149调度类分时, 150公平共享调度程序(fair share scheduler, FSS), 151固定优先级调度程序(FX), 151优先级, 149调试, 175, 178dbx, 195dbx(1), 17 7mdb(1), 17 6不适当的栈大小, 17 6长时间跳跃, 而不释放互斥锁, 17 5从条件等待中返回后重新评估条件, 17 5大型自动数组, 17 6递归死锁, 17 5将指针传递给调用方栈, 17 5死锁, 17 5同步中隐藏的间隔, 17 5未同步全局内存, 17 5索引311调试续异步信号, 17 5定定向于线程的信号, 155定义的线程, 15读读取器/写入器锁, 7 4读写锁, 191初始化锁, 131, 133获取读锁, 134获取锁属性, 132获取写锁, 136设置锁属性, 132释放读锁, 137属性, 130锁定读锁, 135锁定写锁, 136销毁, 137销毁锁属性, 131断断言语句, 119, 226多多处理器, 228-233, 233多个读取器, 单个写入器锁, 191多线程, 已定义, 15二二进制信号, 121访访问信号掩码, 41分分离线程, 52, 194分时调度类, 150高高速缓存, 线程数据结构, 228高速缓存, 已定义, 229更更改信号掩码, 41, 197公公平共享调度程序(fair share scheduler, FSS) 调度类, 151工工具dbx, 195dbx(1), 17 7mdb(1), 17 6共共享内存多处理器, 230共享数据, 19, 225固固定优先级调度类(FX), 151索引312 多线程编程指南• 2006年10月红红色区域, 67, 195互互斥, 互斥锁, 226互斥范围, 7 7互斥锁, 74, 101初始化, 89范围, Solaris 和POSIX, 7 5非阻塞锁定, 94获取互斥锁的强健属性, 88获取互斥锁的优先级上限, 85获取互斥锁范围, 7 7获取互斥锁属性的协议, 82获取互斥锁属性的优先级上限, 84解除锁定, 93缺省属性, 7 4设置互斥锁的强健属性, 86设置互斥锁的优先级上限, 84设置互斥锁属性的协议, 80设置互斥锁属性的优先级上限, 83设置类型属性, 7 8使保持一致, 90属性, 7 5死锁, 97锁定, 91销毁互斥锁, 7 6销毁互斥锁状态, 95互斥锁类型PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK, 92PTHREAD_MUTEX_NORMAL, 92PTHREAD_MUTEX_RECUSIVE, 92恢恢复执行, 185获获取线程特定键绑定, 31-32寄寄存器状态, 19继继承优先级, 194继续执行, 185计计时器, 每个LWP, 148计数信号量, 16, 121监监视, 代码, 224, 226检检查信号掩码, 41, 197键键, 将值绑定到键, 201交交换空间, 67静静态存储, 175, 221局局部变量, 223索引313可可移植性, 7 4可重复执行, 224函数, 167, 168要制定的策略, 224已描述, 224-226空空线程, 68, 195空过程/lib/libpthread 存根, 17 4/lib/libthread 存根, 17 4空线程, 195库库C 例程, 221MT安全, 169线程, 17 1宽宽松的内存排序, 230连连接线程, 25, 43, 52, 198临临界段, 231密密钥, 存储值, 202内内存排序, 宽松, 230严格排序, 230一致性, 228瓶瓶颈, 227剖剖析, 多线程程序, 149强强秩序存储器, 230轻轻量进程, 149调试, 17 6已定义, 16全全存储序顺序(total store order), 232全局变量, 32, 221-222负面影响, 227数据, 225状态, 224设设置线程特定键绑定, 31索引314 多线程编程指南• 2006年10月生生成方/使用者问题, 218生成方和使用者问题, 128, 138, 229实实时, 调度, 150使使用libpthread 链接-lc, 17 3ld, 17 3-lpthread, 17 3使用libthread 链接-lc, 17 3ld, 17 3-lthread, 17 3事事件通知, 123守守护进程线程, 194数数据共享, 19, 230竞争, 165锁定, 224, 225线程特定, 28顺顺序算法, 232死死锁, 226, 227算算法并行, 232顺序, 232通过MT 提高速度, 17锁锁, 7 4读取器/写入器, 7 4读写, 191互斥, 74, 101锁定, 224不变量, 225粗粒度, 225, 227代码, 224数据, 225条件, 98细粒度, 225, 227原则, 227锁定分层结构, 226体体系结构SPARC, 74, 229, 231多处理器, 229-233替替换信号掩码, 41条条件变量, 74, 102-106, 120初始化, 106初始化属性, 103索引315条件变量续获取范围, 105解除阻塞线程, 114解除阻塞一个线程, 109删除属性, 103设置范围, 104销毁状态, 116在指定的时间间隔内阻塞, 113在指定的时间之前阻塞, 111阻塞, 108条件等待POSIX 线程, 160Solaris 线程, 160同同步I/O, 161, 162同步对象读写锁, 191互斥锁, 74, 101条件变量, 74, 102-106, 120信号, 74, 121-130, 214, 218完完成语义, 157未未绑定线程, 149和调度, 149priocntl(2), 150高速缓存, 228优先级, 149系系统调度类, 149系统调用, 处理错误, 221细细粒度锁定(fine-grained locking), 225线线程null, 195安全, 165, 169标识符, 194创建, 193, 195, 228分离, 52, 194获取标识符, 196加入, 198键, 201将信号发送到, 197空, 68, 195库, 17 1守护进程, 194停止执行, 196同步, 74, 141线程特定数据, 222信号, 160用户级, 16, 18优先级, 194暂停, 194暂停的, 185栈, 167终止, 42, 198线程标识符, 35-36线程创建, 退出状态, 24线程特定键创建, 29, 200线程特定数据, 28获取, 201将全局转换为专用, 33设置, 201示例, 32-35新的存储类, 222线程同步读写锁, 20, 130互斥锁, 20, 74条件变量, 20信号, 20, 121-130线程专用存储, 19索引316 多线程编程指南• 2006年10月限限制资源, 149陷陷阱, 151缺省操作, 152向向线程发送信号, 40向掩码中添加信号, 41销销毁现有线程特定数据键, 30信信号, 74, 121-130, 141SIG_BLOCK, 41SIG_SETMASK, 41SIG_UNBLOCK, 41SIGSEGV, 67初始化, 123处理程序, 151, 155从掩码中删除, 41二进制, 121发送到线程, 40, 197访问掩码, 197继承, 194计数, 121计数, 已定义, 16减小计数, 126减小信号值, 121进程间, 124进程内, 124命名, 122取消屏蔽和捕获, 160替换当前的掩码, 41添加到掩码中, 41未命名, 122信号续销毁状态, 127掩码, 19异步, 151, 156暂挂, 185, 194增加, 125增加信号值, 121阻塞调用线程, 126循循环链接列表, 示例, 100以以流形式处理磁带机, 162异异步I/O, 162, 163事件通知, 123信号, 151, 156信号用法, 123异步信号安全信号处理程序, 158函数, 155, 168应应用程序级线程, 16用用户级线程, 16, 18优优先级, 19, 150和调度, 202索引317优先级续范围, 202继承, 194, 203为线程设置, 202-203优先级倒置, 81原原子的, 已定义, 7 4远远程过程调用RPC, 18暂暂停新线程, 194栈栈, 228边界, 67程序员分配的, 67-68, 195创建, 69, 194大小, 66, 67, 194地址, 69, 194返回指针, 167红色区域, 67, 195取消分配, 195溢出, 67指针, 19自定义, 195最小大小, 67栈大小, 66, 67, 194, 195查找最小值, 195最小值, 195争争用, 227中中断, 151自自定义栈, 67-68, 195自动, 栈分配, 67索引318 多线程编程指南• 2006年10月
