Linux笔记（18）| 线程基础（二）
上一节里讲了线程的基本概念，和进程的关系等等。这一节来深入一些，讲一讲具体的一些知识。
这一节主要会涉及到线程的创建、阻塞和退出、线程的分离、设置线程属性以及线程的私有数据。
1、线程的创建：
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);这个函数用来创建一个线程，一共有四个参数，第一个参数是线程的标识符，和进程一样，每个线程都有自己的标识符，这是一个输出型参数。第二个参数是线程的属性（线程的属性后面再分析，一般默认即可），第三个参数是一个函数指针，就是创建线程之后这个线程跳到哪里去执行。第四个参数是给第三个参数里的函数指针传参的，因为第三个参数，也就是start_routine它里面的参数只有一个void*,如果要给这个函数指针指向的函数传参，就要通过arg参数，如果有多个参数，可以用结构体封装，然后把结构体的地址放在arg处，最后就会传给start_routine的参数void * 。
如果要获取线程自身的标识符，可以使用函数：
pthread_t pthread_self(void);如果要比较两个线程的标识符是否相等，可以使用函数：
int pthread_equal(pthread_t tid1,pthread_t tid2);如果相等返回一个非0值，否则返回一个0值。
另外需要注意的就是编译和线程相关的代码，需要在gcc后加上-l选项，指明要链接的库
gcc test.c -o test -lpthread2、线程的退出：
void pthread_exit(void*retval);无返回值，参数retval是线程退出时的状态，其实就是用户传给这个函数的一个参数，或者说提示信息。
线程的阻塞：
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);这个函数是等待回收某个线程，和进程里面的waitpid很相似，第一个参数是线程的标识符，表示要等待回收哪个线程，第二个参数是接收线程退出时的状态，就是上面的retval。成功返回0，失败返回其他值。
为什么要等待回收呢？比如主线程创建了一个子线程，然后子线程去完成一些事情，如果没有等待回收，那么很可能子线程还没有做完它的事情，主线程就退出了，而主线程一退出，子线程就会被强制退出，这不是我们想要的，所以主线程需要等待回收子线程，然后主线程再退出，子线程还没有退出的时候，主线程就会被阻塞。
3、取消和清理线程：
int pthread_cancel(pthread_t thread);这个函数用来取消同一进程中的其他线程。
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *)
void pthread_cleanup_pop(int execute);这两个函数是线程的清理处理。好像用的不多。
4、分离线程：
int pthread_detach(pthread_t thread);在Linux中，线程一般有分离和非分离的状态，在默认情况下是非分离的状态，父线程维护子线程的某些信息并等待子线程的退出，如果没有显式调用join函数，子线程退出时父线程维护的信息可能没有得到及时的释放，继而导致堆栈空间不足。而对于分离状态的线程来说，线程结束后，不会有其他的线程等待它，资源会及时释放。
要使线程分离，可以调用上面的函数，成功返回0，失败返回错误编号。
5、线程属性
在第一个线程创建的函数里面，第二个参数是线程的属性，我们一般填入NULL，这样就是采用默认的属性，但是如果我们希望对线程的属性进行设置，也是可以的。
属性的初始化和销毁：
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);首先要调用初始化函数，设置完属性后要调用销毁函数。
它里面只有一个参数，是一个属性的对象，我们需要先定义这样一个对象（或者说变量），然后把它的地址放进去就行了。
初始化完了之后就可以对这个属性对象进行设置了，比如，可以设置属性对象的分离状态
pthread_t threadid;
pthread_attr_t thread_attr;
pthread_attr_init(&thread_attr);
pthread_attr_setdetachstate(&thread_attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
pthread_create(&threadid,&thread_attr,threaddeal,NULL);这样创建出来的线程就是不是默认状态的非分离，而是分离的了。
当然，还有很多其他的属性可以设置，比如设置堆栈大小，堆栈地址，作用域，继承调度，调度策略，调度参数等，这里就不展开了，一般使用默认的就好了。
6、线程的私有数据（难点）
每个线程都有一些属于自己的数据，当线程对这些数据进行操作的时候可以独立地访问他们，而不用担心其他线程和自己争夺所有权，这种数据被称为线程的私有数据。
在分配私有数据之前，需要创建一个键（key），通过这个键才能获取对线程私有数据的访问权。
int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *));这个函数的第一个参数就是返回一个key，它是一个输出型参数，第二个参数是一个函数指针，它是一个析构函数，当线程退出的时候，如果数据地址已经被置为一个非NULL的值，它会自动跳转到这里去执行，和C++中的析构函数很相似。
如果要取消键关联，可以调用下面的函数
int pthread_key_delete(pthread_key_t key);线程可以为线程私有数据分配多个键，每个键都可以有一个析构函数与之关联，各个键的析构函数可以不同。
有些线程可能看到某个键值，而其他的线程可能看到一个不同的值，这是一种竞争，如果要解决这种进程，可以使用pthread_once函数
int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine) (void));这个函数可以保证某些初始化代码至多只能被执行一次，第一个参数指向静态的或外部的变量，初始化为PTHREAD_ONCE_INIT。
比如我们可以这样写：
pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;
pthread_once(&once_control,fun);这可以保证fun只被执行一次。在多线程编程环境下，尽管pthread_once()调用会出现在多个线程中，init_routine()函数仅执行一次，究竟在哪个线程中执行是不定的，是由内核调度来决定。
接下来就是键关联函数：
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer);这个就是将键值和线程私有数据的地址绑定起来，绑定之后，就可以通过键值来获取私有数据的地址了。
私有数据地址获取函数：
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key);这个就是通过键值来获取私有数据的地址，如果没有私有数据和键关联，那么就会返回NULL，否则返回私有数据的地址。
接下来写一个代码，主线程先创建一个键key，然后通过key访问自己的私有数据，然后创建两个子线程，子线程用同样的key去访问私有数据，虽然key相同，但是子线程访问的依然是自己的私有数据，而不是主线程的数据。
程序大致的逻辑就是，主线程先创建一个key，然后检查这个key有没有绑定某个地址，没有就用malloc函数开辟一段内存，然后将这个key和这个地址绑定起来，之后就可以通过这个key访问自己的私有数据了。
子线程用同样的key，去检查key有没有绑定地址，会发现没有绑定，这是因为刚刚绑定的是主线程的私有数据的地址，现在子线程当然是没有绑定的。子线程也用malloc函数开辟一段内存，将这段内存和key绑定起来，之后就可以通过key来访问自己的私有数据了。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
static pthread_key_t str_key;
static pthread_once_t str_alloc_key_once=PTHREAD_ONCE_INIT;
static void str_alloc_key();
static void str_alloc_destroy_accu(void *accu);
char* str_accumulate(const char* s)
{
char* accu;
pthread_once(&str_alloc_key_once,str_alloc_key);
accu=(char*)pthread_getspecific(str_key);
if(!accu)
{
accu=malloc(1024);
if(!accu){
perror("malloc failed");
return NULL;
}
pthread_setspecific(str_key,(void*)accu);
printf("Thread %lx allocating buffer at %p\n",pthread_self(),accu);
}
strcat(accu,s);
return accu;
}
static void str_alloc_key()
{
pthread_key_create(&str_key,str_alloc_destroy_accu);
printf("Thread %lx:alloced key %d\n",pthread_self(),str_key);
}
static void str_alloc_destroy_accu(void *accu)
{
printf("Thread %lx :freeing buffer at %p\n",pthread_self(),accu);
free(accu);
}
void *threadDeal(void* arg)
{
char* str;
str=str_accumulate("Result of ");
str=str_accumulate((char*)arg);
str=str_accumulate(" thread");
printf("Thread %lx :\"%s\"\n",pthread_self(),str);
return NULL;
}
int main(int argc,char* argv[])
{
char *str;
pthread_t th1,th2;
str=str_accumulate("Result of ");
pthread_create(&th1,NULL,threadDeal,(void*)"first");
pthread_create(&th2,NULL,threadDeal,(void*)"second");
str=str_accumulate("initial thread");
printf("Thread %lx %s \n",pthread_self(),str);
pthread_join(th1,NULL);
pthread_join(th2,NULL);
return 0;
}函数执行结果如下：
这段代码需要好好分析才能看懂它的打印结果，但是实际上它的逻辑不是很复杂。由于操作系统调度的原因，同样的代码打印结果顺序可能有点不一样也是正常的。
关于线程，还有非常重要的一点就是线程的同步，这个到下一节再讲。
