一、 为什么要用多线程技术？ 1. 避免阻塞，大家知道，单个进程只有一个主线程，当主线程阻塞的时候，整个进程也就阻塞了，无法再去做其它的一些功能了。 2. 避免CPU空转，应用程序经常会涉及到RPC，数据库访问，磁盘IO等操作，这些操作的速度比CPU慢很多，而在等待这些响应时，CPU却不能去处理新的请求，导致这种单线程的应用程序性能很差。 3. 提升效率，一个进程要独立拥有4GB的虚拟地址空间，而多个线程可以共享同一地址空间，线程的切换比进程的切换要快得多。
二、 如何使用多线程技术进行编程？ 首先给一个完整的多线程程序，以下是最简单的模拟火车票售票系统： #include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<errno.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> void* ticketport1(void*);//线程函数声明 void* ticketport2(void*);//线程函数声明 int tickets=100; //火车票的起始值 int main() { pthread_t id1,id2; int ret; ret=pthread_create(&id1,NULL,ticketport1,NULL); //创建线程1 if(ret<0) { perror("creat thread1:"); exit(-1); } ret=pthread_create(&id2,NULL,ticketport2,NULL); //创建线程2 if(ret<0) { perror("creat thread2:"); exit(-1); } pthread_join(id1,NULL); //等待线程1结束 pthread_join(id2,NULL); //等待线程2结束 return 0; }
void* ticketport1(void* arg) { while(1) { if(tickets>0) { //usleep(1000); //售票点1每卖一张票，自减一 printf("ticketport1 sells ticket: %d\n",tickets--); } else { break; } } return (void*)0; }
void* ticketport2(void* arg) { while(1) { if(tickets>0) { //usleep(1000); //售票点2每卖一张票，自减一 printf("ticketport2 sells ticket: %d\n",tickets--); } else { break; } } return (void*)0; } 我们用pthread_create函数来创建线程，用pthread_join来阻塞主线程，等待子线程执行完成后返回。利用了多线程技术来创建了两个售票点，可以不同的地方进行同时售票。
用gcc带选项-lpthread来连结pthread库函数。执行这个程序发现两个售票点在正常售票，一部分连续是ticketport1,另一部分连续是ticketport2;此时，其实存在一个隐含的问题，就是线程间的切换，在单CPU系统中，CPU是有时间片时间，时间片到了，就要执行其它的线程，假设thread1执行到if里面，但在printf执行前发生了线程切换，那么会发生什么呢？我们在这里用usleep函数(放开程序中的usleep注释行)进行强制模拟切换，编译运行程序发现竟然有0号票被卖出了，这显然是错误的！当thread1的if里面发生线程切换时，thread2得到运行，把最后一张票卖了，此时thread1恢复运行，结果卖出了0号票，这里我们需要的是火车票的票数数据对于所有线程而言是同步的，所以就要用到线程同步技术了。
三、 使用多线程的同步与互斥 1、多线程的同步方式有很多种，例如互斥锁，条件变量，信号量，读写锁。先看看互斥锁如何解决多线程之间的同步问题。程序用互斥锁后如下： #include<stdio.h> #include<pthread.h> #include<errno.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> void* ticketport1(void*); void* ticketport2(void*); int tickets=100; pthread_mutex_t mutex; int main() { int ret; pthread_t id1,id2; pthread_mutex_init(&mutex,NULL); //初始化互斥量 ret=pthread_create(&id1,NULL,ticketport1,NULL); if(ret<0) { perror("creat thread1:"); exit(-1); } ret=pthread_create(&id2,NULL,ticketport2,NULL); if(ret<0) { perror("creat thread2:"); exit(-1); } pthread_join(id1,NULL); pthread_join(id2,NULL); }
void* ticketport1(void* arg) { while(1) { pthread_mutex_lock(&mutex); //给互斥量上锁 if(tickets>0) { usleep(1000); printf("thread1 sell ticket: %d\n",tickets--); pthread_mutex_unlock(&mutex); //给互斥量解锁 } else { pthread_mutex_unlock(&mutex); //给互斥量解锁 break; } pthread_yield(); //线程的调度函数，使两个线程都有执行机会 } return (void*)0; }
void* ticketport2(void* arg) { while(1) { pthread_mutex_lock(&mutex); //给互斥量上锁 if(tickets>0) { usleep(1000); printf("thread2 sell ticket: %d\n",tickets--); pthread_mutex_unlock(&mutex); //给互斥量解锁 } else { pthread_mutex_unlock(&mutex); //给互斥量解锁 break; } pthread_yield(); //线程的调度函数，使两个线程都有执行机会 } return (void*)0; } 我们用pthread_mutext_init函数来初始化互斥量，然后再用pthread_mutex_lock函数和pthread_mutext_unlock分别进行上锁和解锁，至于这两个函数的参数说明，大家可以上网查阅，在这我只说明功能。我们用gcc带选项-lpthread编译后多次执行发现即使强制线程在很短的时间内（如1ms）睡眠引起线程切换，也不会导致上述的问题，说明互斥锁可以解决线程间的同步问题。 | 
