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在之前的文章中(开发利器——C 语言必备实用第三方库),笔者介绍了一款 Linux/UNIX 下 C 语言库 Melon 的基本功能,并给出了一个简单的多进程开箱即用的例子。
本文将给大家介绍 Melon 中多线程的使用方法。
之前的文章中提到过,在 Melon 中有两种多线程模式:
我们将逐一给出实例。
Melon 的 Github 仓库:https://github.com/Water-Melon/Melon。
模块化线程
模块化线程是指,每一个线程都是一个独立的代码模块,都有各自对应的入口函数(类似于每一个 C 语言程序有一个 main 函数一样)。
模块要存放于 Melon/threads/目录下。在现有的 Melon 代码中,包含了两个示例模块——haha 和 hello(名字起得有点随意)。下面,我们以这两个模块为例说明模块化线程的开发和使用流程。
*开发流程*
这里有几点注意事项:
模块的名字:模块的名字将被用于两个地方,一个是配置文件中,一个是模块入口函数名。前者将在使用流程中说明,后者我们马上将以 haha 为例进行说明。
模块的参数:参数是在配置文件中给出的,这一点我们在使用流程中将会说明。但是需要注意一点,最后一个参数并不是配置文件中给出的,而是框架自动追加的,是主线程与该线程模块通信的 socketpair 套接字。
//haha模块
int haha_main(int argc, char **argv)
{
int fd = atoi(argv[argc-1]);
mln_thread_msg_t msg;
int nfds;
fd_set rdset;
for (;;) {
FD_ZERO(&rdset);
FD_SET(fd, &rdset);
nfds = select(fd+1, &rdset, NULL, NULL, NULL);
if (nfds < 0) {
if (errno == EINTR) continue;
mln_log(error, "select error. %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
memset(&msg, 0, sizeof(msg));
int n = read(fd, &msg, sizeof(msg));
if (n != sizeof(msg)) {
mln_log(debug, "write error. n=%d. %s\n", n, strerror(errno));
return -1;
}
mln_log(debug, "!!!src:%S auto:%l char:%c\n", msg.src, msg.sauto, msg.c);
mln_thread_clearMsg(&msg);
}
return 0;
}
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可以看到,在这个例子中,模块的入口函数名为 haha_main。对于每一个线程模块来说,他们的入口函数就是他们模块的名称(即文件名)+下划线+main 组成的。
这个例子也很简单,就是利用 select 持续关注主线程消息,当从主线程接收到消息后,就进行日志输出,然后释放资源。
与之功能对应的就是 hello 这个模块:
//hello 模块
#include <assert.h>
static void hello_cleanup(void *data)
{
mln_log(debug, "@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\n");
}
int hello_main(int argc, char **argv)
{
mln_thread_setCleanup(hello_cleanup, NULL);
int i;
for (i = 0; i < 1; ++i) {
int fd = atoi(argv[argc-1]);
mln_thread_msg_t msg;
memset(&msg, 0, sizeof(msg));
msg.dest = mln_string_new("haha");
assert(msg.dest);
msg.sauto = 9736;
msg.c = 'N';
msg.type = ITC_REQUEST;
msg.need_clear = 1;
int n = write(fd, &msg, sizeof(msg));
if (n != sizeof(msg)) {
mln_log(debug, "write error. n=%d. %s\n", n, strerror(errno));
mln_string_free(msg.dest);
return -1;
}
}
usleep(100000);
return 0;
}
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这个模块的功能也很简单,就是向主线程发送消息,而消息的接收方是 haha 模块,即主线程是一个中转站,它将 hello 模块的消息转发给 haha 模块。
在 hello 这个模块中,调用了 mlnthreadsetCleanup 函数,这个函数的作用是:在从当前线程模块的入口函数返回至上层函数后,将会被调用,用于清理自定义资源。
每一个线程模块的清理函数只能被设置一个,多次设置会被覆盖,清理函数是线程独立的,因此不会出现覆盖其他线程处理函数的情况(当然,你也可以故意这样来构造,比如传一个处理函数指针给别的模块,然后那个模块再进行设置)。
*使用流程*
使用流程遵循如下步骤:
编写框架启动器
编译链接生成可执行程序
修改配置文件
启动程序
我们逐个步骤进行操作:
关于如何安装库,可以参考 Github 仓库说明或者之前的文章。
我们先编写启动器:
//launcher.c
#include "mln_core.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
struct mln_core_attr cattr;
cattr.argc = argc;
cattr.argv = argv;
cattr.global_init = NULL;
cattr.worker_process = NULL;
return mln_core_init(&cattr);
}
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这里,我们不初始化任何全局变量,也不需要工作进程,因此都置空即可。
$ cc -o launcher launcher.c -I /usr/local/melon/include/ -L /usr/local/melon/lib/ -lmelon -lpthread
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生成名为 launcher 的可执行程序。
此时,我们的线程尚不能执行,我们需要修改配置文件:
log_level "none";
//user "root";
daemon off;
core_file_size "unlimited";
//max_nofile 1024;
worker_proc 1;
thread_mode off;
framework off;
log_path "/usr/local/melon/logs/melon.log";
/*
* Configurations in the 'exec_proc' are the
* processes which are customized by user.
*
* Here is an example to show you how to
* spawn a program.
* keepalive "/tmp/a.out" ["arg1" "arg2" ...]
* The command in this example is 'keepalive' that
* indicate master process to supervise this
* process. If process is killed, master process
* would restart this program.
* If you don't want master to restart it, you can
* default "/tmp/a.out" ["arg1" "arg2" ...]
*
* But you should know that there is another
* arugment after the last argument you write here.
* That is the file descriptor which is used to
* communicate with master process.
*/
exec_proc {
// keepalive "/tmp/a";
}
thread_exec {
// restart "hello" "hello" "world";
// default "haha";
}
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上面是默认配置文件,我们要进行如下修改:
这里,需要额外说明一下:
thread_exec 配置块专门用于模块化线程之用,其内部每一个配置项均为线程模块。
以 hello 为例:
restart "hello" "hello" "world";
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restart 或者 default 是指令,restart 表示线程退出主函数后,再次启动线程。而 default 则表示一旦退出便不再启动。其后的 hello 字符串就是模块的名称,其余则为模块参数,即入口函数的 argc 和 argv 的部分。而与主线程通信的套接字则不必写在此处,而是线程启动后进入入口函数前自动添加的。
现在,就来启动程序吧。
$ ./launcher
Start up worker process No.1
Start thread 'hello'
Start thread 'haha'
02/14/2021 04:07:48 GMT DEBUG: ./src/mln_thread_module.c:haha_main:42: PID:9309 !!!src:hello auto:9736 char:N
02/14/2021 04:07:49 GMT DEBUG: ./src/mln_thread_module.c:hello_cleanup:53: PID:9309 @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
02/14/2021 04:07:49 GMT REPORT: PID:9309 Thread 'hello' return 0.
02/14/2021 04:07:49 GMT REPORT: PID:9309 Child thread 'hello' exit.
02/14/2021 04:07:49 GMT REPORT: PID:9309 child thread pthread_join's exit code: 0
02/14/2021 04:07:49 GMT DEBUG: ./src/mln_thread_module.c:haha_main:42: PID:9309 !!!src:hello auto:9736 char:N
02/14/2021 04:07:49 GMT DEBUG: ./src/mln_thread_module.c:hello_cleanup:53: PID:9309 @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
02/14/2021 04:07:49 GMT REPORT: PID:9309 Thread 'hello' return 0.
02/14/2021 04:07:49 GMT REPORT: PID:9309 Child thread 'hello' exit.
02/14/2021 04:07:49 GMT REPORT: PID:9309 child thread pthread_join's exit code: 0
...
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可以看到,事实上 Melon 中会启动工作进程来拉起其子线程,而工作进程数量由 worker_proc 配置项控制,如果多于一个,则每个工作进程都会拉起一组 haha 和 hello 线程。此外,我们也看到,hello 线程退出后,清理函数被调用。
线程池
线程池的使用则与框架基本无关,全部是对封装好的函数进行调用。
这里我们将配置文件恢复为刚安装好时的默认配置。
我们来看一个简单的例子:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include "mln_core.h"
#include "mln_thread_pool.h"
#include "mln_log.h"
static int main_process_handler(void *data);
static int child_process_handler(void *data);
static void free_handler(void *data);
int main(int argc, char *argv[])
{
struct mln_core_attr cattr;
struct mln_thread_pool_attr tpattr;
cattr.argc = argc;
cattr.argv = argv;
cattr.global_init = NULL;
cattr.worker_process = NULL;
if (mln_core_init(&cattr) < 0) {
return -1;
}
tpattr.dataForMain = NULL;
tpattr.child_process_handler = child_process_handler;
tpattr.main_process_handler = main_process_handler;
tpattr.free_handler = free_handler;
tpattr.condTimeout = 10;
tpattr.max = 10;
tpattr.concurrency = 10;
return mln_thread_pool_run(&tpattr);
}
static int child_process_handler(void *data)
{
mln_log(none, "%s\n", (char *)data);
return 0;
}
static int main_process_handler(void *data)
{
int n;
char *text;
while (1) {
if ((text = (char *)malloc(16)) == NULL) {
return -1;
}
n = snprintf(text, 15, "hello world");
text[n] = 0;
mln_thread_pool_addResource(text);
usleep(1000);
}
}
static void free_handler(void *data)
{
free(data);
}
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主函数中先对 Melon 框架做了初始化,主要是为了初始化日志,因为配置文件中将不启用框架。然后初始化线程池。
程序功能比较简单,主线程创建资源然后分发资源,子线程拿到资源并日志输出。
所有资源分发以及资源竞争全部封装在函数内部,回调函数只需要做功能逻辑处理即可。
线程池被初始化为最大有 10 个子线程同时处理,若当前某一子线程闲置时间超过 10 秒,则会被回收。
下面我们生成可执行程序并执行:
$ cc -o hello hello.c -I /usr/local/melon/include/ -L /usr/local/melon/lib/ -lmelon -lpthread
$ ./hello
hello world
hello world
hello world
hello world
...
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此时,执行
PID 为 hello 程序的进程 ID,则会看到,偶尔会出现两个线程(如果机器性能较好可能看不到,那么就缩短 usleep 的时间即可)。
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再次给出 Melon 的官方 QQ 群:756582294
Github 仓库:https://github.com/Water-Melon/Melon
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