聲明：侵刪

1. 線程和進程的區別

進程 ：每個進程有自己獨立的地址空間
Linux為每個進程創建task_struct (任務結構體，存放進程屬性）
每個進程都參與內核調度，不影響其他進程

線程：進程在切換時系統開銷大
很多操作系統引入了輕量級進程LWP（線程）
同一進程中的線程共享相同地址空間
Linux不區分進程、線程（Linux都認為成一個任務）
一個進程中的多個線程共享一下資源
線程ID
PC和相關寄存器
堆棧
errno
優先級
執行狀態和屬性

2.prhread線程庫相關API

編譯時候要注意鏈接pthread線程庫

線程創建函數：pthread_creat
線程回收函數： pthread_join
線程退出函數：pthread_exit

3.線程間的同步和互斥

線程共享進程的空間地址和資源，對這些資源進行操作是必須注意線程間的同步和互斥。本文主要介紹POSIX的兩種互斥機制： 信號量和互斥鎖。
互斥鎖適用于同時可用資源唯一的情況，信號量適合于同時可用資源為多個的情況。

4.互斥鎖

互斥鎖是一種以簡單的加鎖方式對共享資源的原子操作。互斥鎖有兩種狀態：上鎖和解鎖。在同一時刻只有一個線程可以掌握互斥鎖，擁有上鎖狀態的線程可以對共享資源進行操作，其余線程想要搶鎖就會掛起直到擁有鎖的進程釋放鎖。
互斥鎖可以分為快速互斥鎖、遞歸互斥鎖、檢錯互斥鎖。
快速鎖：調用線程必須堵塞到擁有鎖的進程釋放鎖為止
遞歸鎖：遞歸鎖能夠成功的返回，并能增加調用線程在互斥上加鎖的次數
檢錯鎖：相當于非堵塞版的快速鎖，搶不到鎖不會堵塞會返回一個錯誤信息。
默認是快速互斥鎖。
使用互斥鎖之前必須初始化鎖的類型。
互斥鎖相關API

互斥鎖初始化函數 pthread_mutex_init

互斥鎖控制函數:上鎖、解鎖、檢查鎖、刪除鎖、

5.互斥鎖例程

/*mutex.c*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>


#define THREAD_NUM  3 /*線程數*/
#define TASKK_NUM   3  /*每個線程執行的小任務數*/
#define DELAY_TIME  10 /*每個小任務最大時間間隔*/
pthread_mutex_t mutex; /*定義互斥鎖*/

/*線程函數*/
void * func_thread(void *arg)
{
    int thread_num = (int) arg;
    int delay_time = 0;
    int count = 0;
    if (pthread_mutex_lock(&mutex) == -1)/*搶鎖*/
    {
        perror("pthread_mutex_lock");
        pthread_exit(NULL);
    }
    printf("The thread [%d] is beginning\n",thread_num);
    for(count = 0; count<TASKK_NUM;count++)    
    {
        delay_time =(int)(rand()%DELAY_TIME)+1; /*產生隨機數1-DLY_TIME*/
        sleep(delay_time);
        printf("\tthread[%d],job[%d],sleep[%d]s\n",thread_num,count,delay_time);

    }
    printf("pthread[%d] end\n",thread_num);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);/*解鎖*/
    pthread_exit(NULL);
}   
int main()
{
    pthread_t tid[THREAD_NUM];
    int thread_num =0 ;

    srand((time(NULL))); /*初始化隨機數種子*/
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);/*初始化互斥鎖為快速互斥鎖*/

    /*創建線程*/
    for( thread_num=0;thread_num < THREAD_NUM;thread_num ++)
    {
        if (pthread_create(&tid[thread_num],NULL,func_thread,(void *) thread_num) != 0)
        {
            printf("Create pthread[%d]  failed\n",thread_num);
            exit(-1);
        }
    }

    printf("Creat all thread sucessed,please waitting ...\n" );
    /*回收進程*/
    for(thread_num = 0;thread_num <THREAD_NUM;thread_num++)
    {
        pthread_join(tid[thread_num],NULL);
        printf("thread[%d]  joined\n",thread_num);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex); /*刪除鎖*/
    exit(1);


}

結果對比

6.POISX信號量 System V 信號量參考此文

信號量實質是一個非負整數的計數器，是操作系統中的PV原語，常用于線程間的同步與互斥。
一次 P 操作使信號量sem 減 1， 而一次 V 操作使 sem 加 1。 進程（ 線程） 根據信號量的值來判斷是否對公共資源具有訪問權限。當 sem 的值大于等于 0 時，該進程（或線程）具有公共資源的訪問權限；相反，當 sem 的值小于 0 時，該進程（線程）就將阻塞直到 sem 的值大于等于 0 為止。
信號量常用語進程（線程）之間的同步或者互斥
互斥 當信號量作互斥作用時，往往設置一個信號量來決定資源歸屬

同步信號量做同步機制時，往往設置多個信號量，通過初始化值和PV操作來決定他們的運行順序。

POSIX信號量相關API
信號量創建初始化函數 sem_init

信號量操作函數 PV操作、刪除、獲取信號量的值
**

7.POSIX信號量例程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <semaphore.h>

#define THREAD_NUM  3 /*線程數*/
#define TASKK_NUM   3  /*每個線程執行的小任務數*/
#define DELAY_TIME  10 /*每個小任務最大時間間隔*/


sem_t sem[THREAD_NUM];

/*線程函數*/
void * func_thread(void *arg)
{
    int thread_num = (int) arg;
    int delay_time = 0;
    int count = 0;
    /*每個線程首先進行P操作 ，判斷有無資源*/
    sem_wait(&sem[thread_num]);
    printf("The thread [%d] is beginning\n",thread_num);
    for(count = 0; count<TASKK_NUM;count++)    
    {
        delay_time =(int)(rand()%DELAY_TIME)+1; /*產生隨機數1-DLY_TIME*/
        sleep(delay_time);
        printf("\tthread[%d],job[%d],sleep[%d]s\n",thread_num,count,delay_time);
    }
    printf("pthread[%d] end\n",thread_num);

    pthread_exit(NULL);
}   
int main()
{
    pthread_t tid[THREAD_NUM];
    int thread_num =0 ;

    srand((time(NULL))); /*初始化隨機數種子*/


    /*創建線程*/
    for( thread_num=0;thread_num < THREAD_NUM;thread_num ++)
    {
        sem_init(&sem[thread_num],0,0);/*將所有信號量初始化為0*/
        if (pthread_create(&tid[thread_num],NULL,func_thread,(void *) thread_num) != 0)
        {
            printf("Create pthread[%d]  failed\n",thread_num);
            exit(-1);
        }
    }
    /*將最后創建的一個進程進行V操作， sem[THREAD_NUM-1]變為1，最后創建的進程先運行*/
    sem_post(&sem[THREAD_NUM-1]);
    printf("Creat all thread sucessed,please waitting ...\n" );
    /*回收進程*/
    for(thread_num = THREAD_NUM -1;thread_num >= 0;thread_num --)
    {
        pthread_join(tid[thread_num],NULL);
        printf("thread[%d]  joined\n",thread_num);
        /*每回收一個線程就將下一個要運行線程解開，對上一個信號量V操作*/
        sem_post(&sem[(thread_num+THREAD_NUM-1)%THREAD_NUM]);
    }
    /*刪除信號量*/
    for(thread_num = 0;thread_num <THREAD_NUM-1;thread_num++)
    {
        sem_destroy(&sem[thread_num]);
    }
    exit(1);


}

結果