muduo网络库——C++多线程系统编程精要

Dear 丶 2022-05-05 12:57 262阅读 0赞

### 4.1 基本线程原语的选用 ###

11个最基本的Pthreads函数是：

2个：线程的创建和等待结束(join)。封装为muduo::Thread。

4个：mutex的创建、销毁、加锁、解锁。封装为muduo::MutexLock。

5个：条件变量的创建、销毁、等待、通知、广播。封装为muduo::Condition。

这三样东西（thread、mutex、condition）可以完成任何多线程编程任务。当然一般不会直接使用它们(mutex除外)，而是使用更高层的封装，例如 mutex::ThreadPool 和 mutex::CountDownLatch 等。

### 4.2 C/C++ 系统库的线程安全性 ###

基本原则：凡是非共享的对象都是彼此独立的，如果一个对象从始至终只被一个线程用到，那么它就是安全的。共享的对象的 read-only 操作是安全的， 前提是不能有并发的写操作。

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### 4.3 Linux上的线程标识 ###

POSIX threads 库提供了pthread\_self 函数用于返回当前进程的标识符，其类型为pthread\_t。但是有一系列问题：

![70][]

并且glibc的Pthreads实现实际上把pthread\_t用作一个结构体指针，指向一块动态分配的内存，这块内存反复使用。这就造成pthread\_t的值很容易重复。Pthreads只保证同一进程内各个线程的id不同；不能保证同一进程先后多个进程具有不同的id。

因此，pthread\_t并不适合用于程序中对线程的标识符。

在Linux上，使用gettid系统调用的返回值作为线程id。 好处有：

![70 1][]

muduo::CurrentThread::tid() 采取的办法是用 \_\_thread 变量来缓存 gettid()的返回值。这样只有在本线程第一次调用的时候才进行系统调用，以后直接从 thread local 缓存的线程id 拿到结果。

### 4.4 线程的创建与销毁的守则 ###

线程创建的几条简单的原则：

1.程序库不应该在未提前告知的情况下创建自己的“背景线程”。

2.尽量用相同的方式创建线程，例如 muduo::Thread。

3.在进入main()函数之前不应该启动线程。

4.程序中线程的创建最好能在初始化阶段全部完成。

一台机器可以同时并行运行的线程数目受限于CPU的数目，所以根据CPU的数目来设置工作线程的数目。

线程销毁的几种方式：

1.自然死亡。 从线程主函数返回，线程正常退出。

2.非正常死亡。 从线程主函数抛出异常或线程出发segfault信号等非法操作。

3.自杀。 在线程中调用pthread\_exit() 来立刻退出线程。

4.他杀。 其他线程调用pthread\_cancel() 来强制终止某个线程。

如果能做到前面提到的 “程序中线程的创建最好能在初始化阶段全部完成“，则线程是不必销毁的，伴随进程一直运行，彻底避开了线程安全退出可能面临的各种困难，包括Thread对象生命期管理，资源释放等等。

### 4.5 善用 \_\_thread 关键字 ###

\_\_thread变量使每个线程有一份独立实体，各个线程的变量值互不干扰。除了这个主要用途，还可以修饰那些 “值可能会变，带有全局性，但是不值得用全局锁保护”　的变量。

\_\_thread使用规则：只能修饰POD类型(类似整型指针的标量，不带自定义的构造、拷贝、赋值、析构的类型，二进制内容可以任意复制memset,memcpy,且内容可以复原)，不能修饰class类型，因为无法自动调用构造函数和析构函数，可以用于修饰全局变量，函数内的静态变量，不能修饰函数的局部变量或者class的普通成员变量，且\_\_thread变量值只能初始化为编译器常量。

### 4.6多线程与ＩＯ ###

多线程应该遵循的原则是：

**每个文件描述符只由一个线程操作，从而轻松解决消息收发的顺序性问题，也避免了关闭文件描述符的各种 race condition。　**

**一个线程可以操作多个文件描述符，但一个线程不能操作别的线程拥有的文件描述符。**

这条规则有两个例外：

对于磁盘文件，在必要的时候多个线程可以同时调用pread()/pwrite()来读写同一个文件;

对于UDP,由于协议本身保护消息的原子性，在适当的条件下可以多个线程同时读写同一个UDP文件描述符。

### 4.7 用RAII包装文件描述符 ###

用Socket对象包装文件描述符，所有对此文件描述符的读写操作都通过此对象进行，在对象的析构函数里关闭文件描述符。只要Socket对象还活着，就不会有其他Socket对象跟它有一样的文件描述符，也就不可能串话。

### 4.9 多线程与fork() ###

多线程与fork()的协作性很差。fork一般不能在多线程程序中调用，因为Linux的fork()只克隆当前线程的 thread of control，不克隆其他线程。fork之后，除了当前线程之外，其他线程都消失了。也就是说不能一下子fork()出一个和父进程一样的多线程子进程。

fork()之后子进程中只有一个线程，其他线程都消失了，这就造成一个危险的局面。其他线程可能正好处于临界区之内，持有某个锁，而它突然死亡，再也没有机会去解锁了。如果子进程试图再对同一个mutex加锁，就会立刻死锁。在fork()之后，子进程就相当于处于signal handler之中。