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android中使用C++ POSIX线程

android中使用C++ POSIX线程

作者: 航行在蓝天的蚂蚱 | 来源:发表于2018-05-06 22:41 被阅读276次

    Android是基于Linux内核的,而Linux是遵循POSIX线程标准的,POSIX线程库中有一系列Pthreads API方便我们对Linux线程的操作。所以在Android中使用C/C++线程也就转到了使用POSIX线程库。它们都在头文件"pthread.h"中。使用线程无非就是创建线程、线程数据传递、线程同步、结果返回和线程销毁。

    创建子线程

    POSIX通过pthread_create()函数创建线程和pthread_exit()销毁线程。
    pthread_attr_t 属性包括:__detachstate,表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步,如果置位则新线程不能用pthread_join()来同步,且在退出时自行释放所占用的资源,缺省为PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态,这个属性可以在线程创建并运行以后用 pthread_attr_setdetachstate 来设置; __schedpolicy,表示新线程的调度策略,主要包括SCHED_OTHER(正常、非实时)、SCHED_RR(实时、轮转法)和SCHED_FIFO(实时、先入先出)三种,缺省为SCHED_OTHER,后两种调度策略仅对超级用户有效。运行时可以用过pthread_setschedparam()来改变;__schedparam,一个struct sched_param结构,目前仅有一个sched_priority整型变量,表示线程的运行优先级,这个参数仅当调度策略为实时(即SCHED_RR或SCHED_FIFO)时才有效;__inheritsched,有两种值可供选择:PTHREAD_EXPLICIT_SCHED和PTHREAD_INHERIT_SCHED,前者表示新线程使用显式指定调度策略和调度参数(即attr中的值),而后者表示继承调用者线程的值。缺省为PTHREAD_EXPLICIT_SCHED;__scope,表示线程间竞争CPU的范围,也就是说线程优先级的有效范围。POSIX的标准中定义了两个值:PTHREAD_SCOPE_SYSTEM和PTHREAD_SCOPE_PROCESS,前者表示与系统中所有线程一起竞争CPU时间,后者表示仅与同进程中的线程竞争CPU。
    void * (*start_routine)(void *):线程执行函数指针传入,线程创建成功会调用这个函数。
    void * arg:执行函数的传入参数,线程执行函数的参数可以取得这个传入的参数,如上面代码中的void *data。

    //线程创建函数
    int  pthread_create(pthread_t  *  thread, //新线程标识符
    pthread_attr_t * attr, //新线程的运行属性
    void * (*start_routine)(void *), //线程将会执行的函数
    void * arg);//执行函数的传入参数,可以为结构体
    
    //线程执行函数
    void *threadCallback(void *data){
        LOG("Create C++ normal thread!");
        //线程结束函数
        pthread_exit(&thread);
    }
    
    

    POSIX通过也可以pthread_attr_init (attr) 函数创建线程属性和pthread_attr_destroy (attr) 销毁线程属性。返回0,表示函数初始化对象成功。失败时返回一个错误代码。
    attr参数:指向一个线程属性结构的指针,结构中的元素分别对应着新线程的运行属性。属性对象主要包括是否绑定、是否分离、堆栈地址和大小、优先级等。默认属性为非绑定、非分离、默认1MB堆栈、与父进程有相同优先级。使用pthread_create()函数创建线程时,函数第二个参数为NULL,则使用线程属性的默认参数,其中非分离属性需要程序退出之前运行pthread_join把各个线程归并到一起。如果想让线程向创建它的线程返回数据,就必须这样做。但是如果既不需要第二个线程向主线程返回信息,也不需要主线程等待它,可以设置分离属性,创建“脱离线程”。

    //创建线程属性
    int pthread_attr_init(pthread_attr_t* __attr);
    //销毁线程属性
    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t* __attr);
    
    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<unistd.h>
    #include<pthread.h>
     
    const char message[] = "Hello, Linux.";
    int thread_finished = 0;
     
    void thread_function(void *arg)
    {
     pthread_t newthid;
     newthid = pthread_self();
     printf("New thread, thread ID = %lu, argument is: %s\n",
                            newthid, (char*)arg);
     sleep(3);
     printf("New thread sets thread_finished flag and exits.\n");
     thread_finished = 1;
     pthread_exit(NULL);
    }
     
    int main(int argc, char *argv[])
    {
     int ret;
     pthread_t thid;
     pthread_attr_t attr;
     
     ret = pthread_attr_init(&attr);
     if(ret != 0){
     printf("Error pthread_attr_init()!");
     exit(EXIT_FAILURE); //线程属性初始化出错退出
     }
     
     ret = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
     if(ret != 0){
     printf("Error pthread_attr_setdetachstate()!");
     exit(EXIT_FAILURE); //线程分离属性设置出错退出
     }
     
     //创建一个线程
     ret = pthread_create(&thid, &attr, (void*)&thread_function, (void*)message);
     if(ret != 0){
     printf("Error pthread_create()!");
     exit(EXIT_FAILURE);
     }
     //销毁线程属性结构,它在重新初始化之前不能重新使用
     pthread_attr_destroy(&attr);
     while(!thread_finished){
     printf("Main thread, waiting for other thread finished...\n");
     sleep(1);
     }
     printf("Other thread fiinshed. Bye!\n"); 
     
     return 0;
    }
    

    线程锁,线程条件变量

    多线程要解决的最大的问题就是线程同步问题,java中使用同步锁的,在POSIX线程库中同样有这个样的方法,mutex函数可以保持线程同步。

    pthread_mutex_t 用于创建线程锁对象 如:pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init:用于初始化phread_mutex_t锁对象 如:pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    phread_mutex_destory:用于销毁pthread_mutex_t锁对象 如:pthread_mutex_destory(&mutex);
    phread_cond_t:用于创建线程条件对象 如:pthread_cont_t cond;
    phread_cond_init:用于初始化pthread_cont_t条件对象 如:pthread_cond_init(&cond,NULL);
    pthread_cond_destory:用于销毁pthread_cond_t条件对象 如:pthread_cond_destory(&cond);
    pthread_mutex_lock:用于上锁mutex,本线程上锁后的其他变量是不能被别的线程操作的 如:pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_mulex_unlock:用于解锁mutex,解锁后的其他变量可以被其他线程操作 如:pthread_mutex_unlock(&mutex);
    pthread_cond_signal:用于发出条件信号 如:pthread_cond_signal(&mutex,&cond);
    pthread_cond_wait:用于线程阻塞等待,直到pthread_cond_signal发出条件信号后才执行退出线程阻塞执行后面的操作。
    
    #include <jni.h>
    #include "pthread.h"
    #include "queue"
    #include "unistd.h"
    //生产者
    pthread_t product;
    //消费者
    pthread_t custom;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
    
    std::queue<int> queue;
    
    void *productCallback(void *data){
    
        while(1){
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            queue.push(1);
            LOG("生产者生产一个产品,通知消费者消费,产品数量为:%d",queue.size());
            pthread_cond_signal(&cond);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            sleep(5);
    
        }
        pthread_exit(&product);
    }
    
    //消费者线程
    void *customCallback(void *data){
        while (1){
            //为线程加锁
            pthread_mutex_lock(&mutex);
    
            if(queue.size()>0){
                queue.pop();
                LOG("消费者消费产品,产品数量还剩余:%d",queue.size());
            }else{
                LOG("没有产品可以消费,等待中....");
                //阻塞线程等待生产者生产
                pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
            }
            //为线程解锁
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            //线程睡5秒钟
            usleep(500*1000);
    
        }
        //结束线程
        pthread_exit(&custom);
    }
    extern "C"
    JNIEXPORT void JNICALL
    Java_com_xy_jni_jnithreaddemo_feature_JniThread_createPuCuThread(JNIEnv *env, jobject instance) {
        //初始化线程锁对象
        pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
        //初始化线程条件对象
        pthread_cond_init(&cond,NULL);
        //创建生产者线程对象
        pthread_create(&product,NULL,productCallback,NULL);
        //创建消费者线程对象
        pthread_create(&custom,NULL,customCallback,NULL);
    
    }
    

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