linux线程基础篇----线程属性

时间:2024-03-04 09:50:46

linux线程基础----线程属性

一、线程属性

  本节作为指引性介绍,linux下线程的属性是可以根据实际项目需要,进行设置,之前我们讨论的线程都是

  采用线程的默认属性,默认属性已经可以解决绝大多数开发时遇到的问题。如我们对程序的性能提出更高

  的要求那么需要设置线程属性,比如可以通过设置线程栈的大小来降低内存的使用,增加最大线程个数。

  1.线程属性pthread_attr_t结构体如下:

  typedef struct{

      int                                     detachstate;     //线程的分离状态

      int                                     schedpolicy;    //线程调度策略

      struct sched_param         schedparam; //线程的调度参数

      int                                     inheritsched; //线程的继承性

      int                                     scope;              //线程的作用域

      size_t                                guardsize;       //线程栈末尾的警戒缓冲区大小

      int                                     stackaddr_set; //线程的栈设置

      void*                                 stackaddr;       //线程栈的位置(最低地址)

      size_t                                stacksize;        //线程栈的大小

      } pthread_attr_t; 

  主要结构体成员:

         1. 线程分离状态 detachstate

         2. 线程栈大小(默认平均分配)stacksize

         3. 线程栈警戒缓冲区大小(位于栈末尾)guardsize          参 APUE.12.3 线程属性

         4. 线程栈最低地址 stackaddr

  2.属性设置  

     1.属性值不能直接设置,须使用相关函数进行操作,初始化的函数为pthread_attr_init,这个函数必须在pthread_create函数

     之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

    2.线程属性主要包括如下属性:作用域(scope)、栈尺寸(stack size)、栈地址(stack address)、优先级(priority)、

    分离的状态(detached state)、调度策略和参数(scheduling policy and parameters)。

    默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级

 

二、线程属性控制函数

  1.线程属性初始化与销毁

  注意:应先初始化线程属性,再pthread_create创建线程

  初始化线程属性(给结构体分配空间,相当于malloc)

    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

  销毁线程属性所占用的资源(释放结构体资源,相当于free)

    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

  2.线程属性之分离属性

  线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

  非分离状态:线程的默认属性是非分离状态,这种情况下,原有的线程等待创建的线程结束。

  只有当pthread_join()函数返回时,创建的线程才算终止,才能释放自己占用的系统资源。

 

  分离状态:分离线程没有被其他的线程所等待,自己运行结束了,线程也就终止了,

  马上释放系统资源。应该根据自己的需要,选择适当的分离状态。

  线程分离状态的函数:

  设置线程属性,分离or非分离

    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

  获取程属性,分离or非分离

          int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

       参数 :attr:已初始化的线程属性

      detachstate: PTHREAD_CREATE_DETACHED(分离线程)

              PTHREAD _CREATE_JOINABLE(非分离线程)

  注意事项:如果设置一个线程为分离线程,而这个线程运行又非常快,它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了,

  它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用,这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。

  解决方法:要避免这种情况可以采取一定的同步措施,最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait

      函数,让这个线程等待一会儿,留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间,是在多线程编程里常用的方法。

  但是注意不要使用诸如wait()之类的函数,它们是使整个进程睡眠,并不能解决线程同步的问题。

 

  3.线程属性之栈地址  

  系统支持:POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。

   也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。

  

  函数作用:当进程栈地址空间不够用时,指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstack和

  pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

  修改栈地址的函数:

  int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号

  int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号

  参数:attr:指向一个线程属性的指针(由pthread_attr_init函数初始化)

     stackaddr:返回获取的栈地址(malloc分配)

        stacksize:返回获取的栈大小

  4.线程属性之栈大小

  当系统中有很多线程时,可能需要减小每个线程栈的默认大小,防止进程的地址空间不够用,

   当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时,可能需要增大线程栈的默认大小。

  修改栈大小的函数:

    int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号

    int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号

     参数:attr:指向一个线程属性的指针(由pthread_attr_init函数初始化)

      stacksize:返回线程的堆栈大小

  总结:如果希望改变默认的栈大小,而又不想自己处理线程栈的分配问题,使用pthread_attr_setstacksize函数就非常有用。

  设置stacksize属性时,选择的stacksize不能小于PTHREAD_STACK_MIN。

  5.线程属性之栈警戒区

  线程属性guardsize控制着线程栈末尾之后用以避免栈溢出的扩展内存大小。这个属性默认值是由具体实现在定义的,

  但常用值是系统页大小。可以把guardsize线程属性设置为0,不允许属性的这一特征行为发生:在这种情况下,不会提供

  警戒缓冲区。同样,如果修改了栈地址stackaddr,系统就会默认由我们自己管理栈,进而使警戒缓冲区机制无效,等同

  于把guardsize置为0;

  设置栈警戒缓冲区的函数:

    int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr,size_t guardsize);  成功:0;失败:错误号

    int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict guardsize);  成功:0;失败:错误号

    总结:如果guardsize被修改了,操作系统可能会把它取为页大小的整数倍。如果线程的栈指针溢出到警戒区,应用程序就可能

  通过信号接收到出错信息。 

 

  示例函数:线程属性控制 

#include <pthread.h>

#define SIZE 0x100000
void *th_fun(void *arg)
{
    while (1) 
        sleep(1);
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int err, detachstate, i = 1;
    pthread_attr_t attr;
    size_t stacksize;
    void *stackaddr;

    pthread_attr_init(&attr);        
    pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);
    pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);

    if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
        printf("thread detached\n");
    else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)
        printf("thread join\n");
    else
        printf("thread unknown\n");

    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

    while (1) {
        stackaddr = malloc(SIZE);
        if (stackaddr == NULL) {
            perror("malloc");
            exit(1);
        }
        stacksize = SIZE;
        pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);
        err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);
        if (err != 0) {
            printf("%s\n", strerror(err));
            exit(1);
        }
        printf("%d\n", i++);
    }
    pthread_attr_destroy(&attr);
    return 0;
}