Linux 多线程编程指南：深入浅出，掌握并行编程艺术 (linux多次登录失败解锁)

前言

多线程编程是一种允许多个线程同时执行的并发编程模型。它可以极大地提高计算机程序的性能，尤其是在处理大量并行任务时。Linux 操作系统提供了丰富的多线程编程 API，使其成为开发多线程应用程序的理想平台。本文将深入浅出地介绍 Linux 多线程编程，帮助开发者掌握并行编程的艺术。

创建和管理线程

创建线程在 Linux 中，可以使用 `pthread_create()` 函数创建线程。该函数需要三个参数：1. `thread_t thread_id`：指向新创建线程 ID 的指针。2. `const pthread_attr_t attr`：指向线程属性结构体的指针。通常设置为 `NULL`，使用默认属性。3. `void (start_routine)(void )`：指向线程执行函数的指针。示例代码：“`cint main() {pthread_t thread_id;int result = pthread_create(&thread_id, NULL, my_thread_function, NULL);if (result != 0) {perror(“pthread_create()”);exit(1);}pthread_join(thread_id, NULL);return 0;}void my_thread_function(void arg) {// 线程函数代码}“`管理线程创建线程后，可以使用以下函数管理线程：`pthread_join()`: 等待线程终止。`pthread_detach()`: 从线程中分离线程，使线程终止时自动释放资源。`pthread_cancel()`: 取消线程的执行。`pthread_kill()`: 向线程发送信号以终止线程。

线程同步

多线程编程中，为了确保线程间的数据一致性，需要使用线程同步机制。Linux 提供了多种线程同步机制，包括：互斥量互斥量（Mutex）是一种用于保护临界区（共享资源）的同步机制。同一时刻只能有一个线程拥有互斥量的锁，从而确保临界区内的数据不会被多个线程同时访问。使用 `pthread_mutex_t` 数据结构来表示互斥量。示例代码：“`cpthread_mutex_t mutex;void my_thread_function(void arg) {pthread_mutex_lock(&mutex);// 临界区代码pthread_mutex_unlock(&mutex);}“`条件变量条件变量（Condition Variable）用于实现线程间的等待和通知机制。一个线程可以等待条件变量，直到另一个线程对其进行通知。使用 `pthread_cond_t` 数据结构来表示条件变量。示例代码：“`cpthread_cond_t cond;pthread_mutex_t mutex;void my_thread_function(void arg) {pthread_mutex_lock(&mutex);while (condition_not_met) {pthread_cond_wait(&cond, &mutex);}// 执行代码pthread_mutex_unlock(&mutex);}void notify_thread() {pthread_mutex_lock(&mutex);condition_met = true;pthread_cond_signal(&cond);pthread_mutex_unlock(&mutex);}“`读写锁读写锁（Read-Write Lock）是一种允许多个线程同时读共享资源，但只能有一个线程同时写共享资源的同步机制。使用 `pthread_rwlock_t` 数据结构来表示读写锁。示例代码：“`cpthread_rwlock_t rwlock;void my_thread_function(void arg) {pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);// 读共享资源pthread_rwlock_unlock(&rwlock);}void write_to_shared_resource() {
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);// 写共享资源pthread_rwlock_unlock(&rwlock);}“`

Linux 特殊多线程编程

并发栈Linux 提供了一种名为并发栈（Thread-local Storage）的特殊多线程编程机制。并发栈允许每个线程拥有自己的私有数据副本，从而实现线程间的局部数据隔离。使用 `pthread_key_create()` 函数来创建并发栈键，并使用 `pthread_get/set()` 函数来访问并发栈数据。示例代码：“`c// 创建并发栈键pthread_key_t my_key;pthread_key_create(&my_key, NULL);// 在每个线程中设置并发栈数据void my_thread_function(void arg) {void data = malloc(sizeof(int));pthread_setspecific(my_key, data);}// 在主线程中获取并发栈数据int main() {int data = pthread_getspecific(my_key);}“`信号处理Linux 允许线程处理信号。信号是一种特殊类型的异步事件，可以由操作系统、用户或其他进程发送。使用 `pthread_sigmask()` 函数来设置线程的信号掩码，并使用 `pthread_kill()` 函数向线程发送信号。示例代码：“`cvoid my_signal_handler(int signum) {// 信号处理代码}void my_thread_function(void arg) {// 设置信号掩码sigset_t signal_mask;sigemptyset(&signal_mask);sigaddset(&signal_mask, SIGINT);pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &signal_mask, NULL);// 注册信号处理函数struct sigaction action;action.sa_handler = my_signal_handler;sigaction(SIGINT, &action, NULL);// 等待信号while (1) {pause();}}int main() {pthread_t thread_id;pthread_create(&thread_id,NULL, my_thread_function, NULL);pthread_join(thread_id, NULL);}“`

多线程编程实战

并行求和使用多线程并行求和可以显著提高计算效率。可以使用 `pthread_create()` 函数创建多个线程，每个线程负责计算一个部分和。示例代码：“`cinclude int sum = 0;pthread_mutex_t mutex;void my_thread_function(void arg) {int start = (int)arg;int end = start + 1000;int partial_sum = 0;for (int i = start; i < end; i++) {partial_sum += i;}// 加锁临界区pthread_mutex_lock(&mutex);sum += partial_sum;pthread_mutex_unlock(&mutex);return NULL;}int main() {pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_t thread_ids[10];for (int i = 0; i < 10; i++) {int start = malloc(sizeof(int));start = i 1000;pthread_create(&thread_ids[i], NULL, my_thread_function, start);}for (int i = 0; i < 10; i++) {pthread_join(thread_ids[i], NULL);}printf(“Total sum: %d\n”, sum);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;}“`Web 服务器使用多线程可以实现高性能的 Web 服务器。服务器创建一个线程池，每个线程负责处理一个客户端请求。示例代码：“`cinclude include

pthread_t thread_pool[10];void my_thread_function(void arg) {int client_socket = (int)arg;// 处理客户端请求while(1) {// …}// 关闭客户端