Android NDK — Native 线程 pthread

简介

POSIX线程（POSIX threads），简称Pthreads，是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和操纵线程的一整套API。在类Unix操作系统（Unix、Linux、Mac OS X等）中，都使用Pthreads作为操作系统的线程。

大家都知道 Android 是基于Linux系统的，所以在Android jni 中使用线程就是使用pthread。

类型

pthread_t：线程ID
pthread_attr_t：线程属性

函数说明

1. 操纵函数
   pthread_create()：创建一个线程
   pthread_exit()：终止当前线程
   pthread_cancel()：中断另外一个线程的运行，Android中没有
   pthread_join()：阻塞当前的线程，直到另外一个线程运行结束
   pthread_attr_init()：初始化线程的属性
   pthread_attr_setdetachstate()：设置脱离状态的属性（决定这个线程在终止时是否可以被结合）
   pthread_attr_getdetachstate()：获取脱离状态的属性
   pthread_attr_destroy()：删除线程的属性
   pthread_kill()：向线程发送一个信号

2. 同步函数
   pthread_mutex_init() 初始化互斥锁
   pthread_mutex_destroy() 删除互斥锁
   pthread_mutex_lock()：占有互斥锁（阻塞操作）
   pthread_mutex_trylock()：试图占有互斥锁（不阻塞操作）。即，当互斥锁空闲时，将占有该锁；否则，立即返回。
   pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁
   pthread_cond_init()：初始化条件变量
   pthread_cond_destroy()：销毁条件变量
   pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程
   pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生
   Thread-local storage（或者以Pthreads术语，称作线程特有数据）：
   pthread_key_create(): 分配用于标识进程中线程特定数据的键
   pthread_setspecific(): 为指定线程特定数据键设置线程特定绑定
   pthread_getspecific(): 获取调用线程的键绑定，并将该绑定存储在 value 指向的位置中
   pthread_key_delete(): 销毁现有线程特定数据键
   pthread_attr_getschedparam();获取线程优先级
   pthread_attr_setschedparam();设置线程优先级

3. 工具函数
   pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较
   pthread_detach(): 分离线程
   pthread_self(): 查询线程自身线程标识号

使用方法

1. #include <pthread.h>导入pthread头文件；
2. 创建pthread_create(&audioProcess->pthreadTune, NULL, tuneRunnable, audioProcess);
   在Android studio中调用此函数会出现红色的错误线，直接忽略就可以了，应该是IDE的bug。
   参数一： pthread_t 类型的指针；
   参数二： pthread_attr_t 线程的属性；
   参数三：在线程中运行的函数；
   参数四：参数三函数的参数；
3. pthread_mutex_t线程互斥锁
   int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* _Nonnull); 加锁
   int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t* _Nonnull);解锁
   互斥锁和java中的同步锁有点像，加锁的代码保证只有一个线程运行；
   还有一些别的操作，因为我也暂时没用过，所以就介绍最基础的，想研究的可以查阅pthread.h文件；
4. 线程的退出
   Android 中没有pthread_cancel()函数，这个函数是中断线程的。估计是这样操作太危险了，所以给禁了。
   pthread_kill(): 在创建的线程中使用signal(SIGKILL,sig_handler)处理信号，如果你给一个线程发送了SIGQUIT，但线程却没有实现signal处理函数，则整个进程退出; 我一般用此函数判断线程是否还在运行

//    成功:0
//    线程不存在：ESRCH
//    信号不合法：EINVAL
if (pthread_kill(audioProcess->pthreadAddTrack, 0) == 0) //判断线程是否还活着

pthread有两种状态joinable状态和unjoinable状态

一个线程默认的状态是joinable，如果线程是joinable状态，当线程函数自己返回退出时或pthread_exit时都不会释放线程所占用堆栈和线程描述符（总计8K多）。只有当你调用了pthread_join之后这些资源才会被释放。

若是unjoinable状态的线程，这些资源在线程函数退出时或pthread_exit时自动会被释放。unjoinable属性可以在pthread_create时指定，或在线程创建后在线程中　pthread_detach自己, 如：pthread_detach(pthread_self())，将状态改为unjoinable状态，确保资源的释放。

如果线程状态为joinable,需要在之后适时调用pthread_join。所以如果在新线程里面没有调用pthread_join 或 pthread_detach会导致内存泄漏, 如果你创建的线程越多，你的内存利用率就会越高, 直到你再无法创建线程，最终只能结束进程。

三种释放的方式

JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_wutao_nativedemo_NativeUtils_setCallback2(JNIEnv *env, jclass type, jobject callback) {
    pthread_t pthread;


    jobject g_callback = (*env)->NewGlobalRef(env, callback);// 生成全局引用

    pthread_attr_init(&pthreadAttr);  //初始化线程属性
    pthread_attr_setdetachstate(&pthreadAttr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

    // 创建线程
    pthread_create(&pthread,&pthreadAttr,callbackRunnable,g_callback); //方式一 // 线程状态指定为unjoinable

    pthread_create(&pthread2,NULL,callbackRunnable2,g_callback); //方式二 默认的状态是joinable

    pthread_create(&pthread2,NULL,callbackRunnable3,g_callback); //方式三 默认的状态是joinable
}

1. 在创建线程的设置PTHREAD_CREATE_DETACHED属性，unjoinable属性可以在pthread_create时指定

// 方式一
void callbackRunnable(void *callback) {
    JNIEnv *env = NULL;
    int ret = 0;

    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        ret++;
    }

    (*java_vm)->AttachCurrentThread(java_vm,&env,NULL);

    jclass javaClass = (*env)->GetObjectClass(env, callback);
    if (javaClass == 0) {
        return;
    }
    // 获取要回调的方法ID,回调java方法
    jmethodID javaCallbackId = (*env)->GetMethodID(env, javaClass, "callbackForNative", "(I)V");
    (*env)->CallVoidMethod(env, callback, javaCallbackId, ret);

    // 删除全局引用
    (*env)->DeleteGlobalRef(env,callback);
    (*java_vm)->DetachCurrentThread(java_vm);

    // 释放线程资源
    pthread_attr_destroy(&pthreadAttr);
    pthread_exit(NULL); //！！！自动释放
}

2. 默认线程状态为joinable，需要创建线程后用 pthread_join()一直等待子线程结束，释放资源。

// 方式二
void callbackRunnable2(void *callback) {
    JNIEnv *env = NULL;
    int ret = 0;
    char *memory = NULL;

    for (int i = 0; i < 20000; ++i) {
        ret++;
    }

    //！！！手动创建内存
    memory = (char *) calloc(1, sizeof(char)*1024);

    (*java_vm)->AttachCurrentThread(java_vm,&env,NULL);

    jclass javaClass = (*env)->GetObjectClass(env, callback);
    if (javaClass == 0) {
        return;
    }
    // 获取要回调的方法ID,回调java方法
    jmethodID javaCallbackId = (*env)->GetMethodID(env, javaClass, "callbackForNative", "(I)V");
    (*env)->CallVoidMethod(env, callback, javaCallbackId, ret);

    // 删除全局引用
    (*env)->DeleteGlobalRef(env,callback);
    (*java_vm)->DetachCurrentThread(java_vm);

    // 释放线程资源
    pthread_exit(memory); ///！！！手动释放
}

手动调用 destroy 释放资源

void destroy(){
    void *pVoid = NULL;

    pthread_join(pthread2, &pVoid);// 结束线程
    if (pVoid != NULL) {
        free(pVoid); // 方式二线程结束释放内存
        LOGD("方式二释放资源");
    }
}

3. 调用pthread_detach(pthread_self())，将状态改为unjoinable状态

// 方式三
void callbackRunnable3(void *callback) {
    JNIEnv *env = NULL;
    int ret = 0;

    for (int i = 0; i < 30000; ++i) {
        ret++;
    }

    (*java_vm)->AttachCurrentThread(java_vm,&env,NULL);

    jclass javaClass = (*env)->GetObjectClass(env, callback);
    if (javaClass == 0) {
        return;
    }
    // 获取要回调的方法ID,回调java方法
    jmethodID javaCallbackId = (*env)->GetMethodID(env, javaClass, "callbackForNative", "(I)V");
    (*env)->CallVoidMethod(env, callback, javaCallbackId, ret);

    // 删除全局引用
    (*env)->DeleteGlobalRef(env,callback);
    (*java_vm)->DetachCurrentThread(java_vm);

    pthread_detach(pthread_self());// 将状态改为unjoinable状态，确保资源的释放

    // 释放线程资源
    pthread_exit(0); //！！！
}

示例代码

参考资料

Pthread线程的资源的释放