Android C++ 系列：Linux 线程（三）线程属性

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。

typedef struct {  int etachstate; //线程的分离状态  int schedpolicy; //线程调度策略  structsched_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  size_t stacksize; //线程栈的大小        }pthread_attr_t; 

注:目前线程属性在内核中不是直接这么定义的，抽象太深不便分析，为方便理解，我们使用早期的线程属性定义，两者之间定义的主要元素差别不大。

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。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 M 的堆 栈、与父进程同样级别的优先级。

1. 线程属性初始化

先初始化线程属性，再 pthread_create 创建线程

#include <pthread.h>int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); //初始化线程属性int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); //销毁线程属性所占用的资源

2. 线程的分离状态(detached state)

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:

#include <pthread.h>int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate); //设置线程属性，分离or非分离int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate); //获取程属性，分离or非分离pthread_attr_t *attr:被已初始化的线程属性int *detachstate:可选为PTHREAD_CREATE_DETACHED(分离线程)和 PTHREAD _CREATE_JOINABLE(非分离线程)

这里要注意的一点是，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。 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. 线程的栈地址(stack address)

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。

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_setstackaddr 和 pthread_attr_getstackaddr 两个函数分别设置和获 取线程的栈地址。传给 pthread_attr_setstackaddr 函数的地址是缓冲区的低地址(不一定 是栈的开始地址，栈可能从高地址往低地址增长)。

include <pthread.h>int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr);int pthread_attr_getstackaddr(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr);

• attr: 指向一个线程属性的指针

• stackaddr: 返回获取的栈地址 返回值:若是成功返回 0,否则返回错误的编号

• 说 明:函数已过时，一般用下面讲到的 pthread_attr_getstack 来代替

4. 线程的栈大小(stack size)

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。

函数 pthread_attr_getstacksize 和 pthread_attr_setstacksize 提供设置。

#include <pthread.h>int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);

• attr 指向一个线程属性的指针

• stacksize 返回线程的堆栈大小

• 返回值:若是成功返回 0,否则返回错误的编号

除上述对栈设置的函数外，还有以下两个函数可以获取和设置线程栈属性

#include <pthread.h>int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);

• attr 指向一个线程属性的指针

• stackaddr 返回获取的栈地址

• stacksize 返回获取的栈大小

• 返回值:若是成功返回 0,否则返回错误的编号

5. 线程属性控制实例

#include <stdio.h>#include <pthread.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>#define SIZE 0x10000int print_ntimes(char *str) {  sleep(1);   printf("%s\n", str);   return 0;}void *th_fun(void *arg) {  int n = 3;   while (n--)    print_ntimes("hello xwp\n"); }    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);   printf("stackadd=%p\n", stackaddr);   printf("stacksize=%x\n", (int)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 un known\n");  /* 设置线程分离属性 */  pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);   while (1) {    /* 在堆上申请内存，指定线程栈的起始地址和大小 */     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;}

6. 线程其他注意事项

6.1 NPTL

1. 察看当前 pthread 库版本getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
   

2. NPTL 实现机制(POSIX),Native POSIX Thread Library

3. 使用线程库时 gcc 指定 -lpthread

6.2 线程终止方式

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法:

1. 从线程主函数 return。这种方法对主控线程不适用，从 main 函数 return 相当于调用 exit；

2. 一个线程可以调用 pthread_cancel 终止同一进程中的另一个线程；

3. 线程可以调用 pthread_exit 终止自己。

6.3 细节注意

1. 主线程退出其他线程不退出，主线程应调用 ptrhed_exit ；

2. 避免僵线程：

3. join

4. pthread_deatch

5. pthread_create 指定分离属性

6. 被 join 线程可能在 join 函数返回前就释放完自己的所有内存资源，所以不应当返回被回收线程栈中的值;

7. malloc 和 mmap 申请的内存可以被其他线程释放；

8. 如果线程终止时没有释放加锁的互斥量，则该互斥量不能再被使用；

9. 应避免在多线程模型中调用 fork 除非，马上 exec，子进程中只有调用 fork 的线程存在，其他线程在子进程中均 pthread_exit；

10. 信号的复杂语义很难和多线程共存，应避免在多线程引入信号机制

7. 总结

本文介绍了线程属性：线程属性初始化、线程的分离状态、线程的栈地址、线程的栈大小；还介绍了线程的 NPTL、线程终止方式、注意细节等注意事项。