Linux 多线程：线程回收策略 & 线程间通信（互斥锁详解）

1. 线程回收策略

在 Linux 中，线程创建后，结束时需要被回收，否则会变成“僵尸线程”，占用系统资源。线程的回收方式主要有两种：

1.1 分离属性的线程

定义：不需要被其他线程回收的线程，称为分离属性的线程。

特点：线程退出后由 操作系统自动回收，不会变成僵尸线程。

设置方法：

#include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t thread);

示例：

pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
pthread_detach(tid);  // 设置为分离属性

1.2 非分离属性的线程（默认属性）

定义：可以被其他线程回收的线程（默认属性）。

特点：线程结束后不会立即释放资源，需要调用 pthread_join() 来回收。

使用方式：

pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(tid, NULL);  // 阻塞等待，回收线程资源

注意：

分离属性线程：不用 pthread_join()，由系统自动回收。

非分离属性线程：需要 pthread_join()，否则会变成僵尸线程。

2. 线程间通信

多线程之间需要共享数据时，最常见的方式是 全局变量通信。但是多个线程同时读写全局变量时，会导致 资源竞争问题。

2.1 临界资源

定义：多个线程可能同时访问的共享资源。

例子：全局变量、共享内存等。

2.2 互斥机制

为了解决资源竞争问题，通常使用 互斥锁（mutex） 来保证一次只有一个线程能访问临界资源。

使用步骤

1. 创建互斥锁

pthread_mutex_t mutex;

1. 初始化互斥锁

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
                       const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
// 参数：
// mutex：互斥锁变量
// attr：互斥锁属性（一般填 NULL，使用默认属性）
// 返回值：成功 0，失败 -1

1. 加锁

pthread_mutex_lock(&mutex);

1. 解锁

pthread_mutex_unlock(&mutex);

1. 销毁锁

pthread_mutex_destroy(&mutex);

2.3 示例代码

下面的例子中，两个线程同时对全局变量进行累加操作，使用互斥锁避免竞争：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

int counter = 0;              // 全局变量（临界资源）
pthread_mutex_t mutex;        // 定义互斥锁

void *thread_func(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);   // 加锁
        counter++;
        printf("Thread %ld: counter = %d\n", pthread_self(), counter);
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;

    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁

    pthread_create(&t1, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, thread_func, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);           // 等待线程结束
    pthread_join(t2, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);    // 销毁锁
    return 0;
}

运行结果（不同系统输出可能不同，但一定是按序递增的，不会出现“抢占”）：

Thread 140347929294592: counter = 1
Thread 140347920901888: counter = 2
Thread 140347929294592: counter = 3
Thread 140347920901888: counter = 4
...

总结

1. 线程回收

   • 分离属性：pthread_detach()，不需要 pthread_join()，由系统回收。

   • 非分离属性：默认，需要 pthread_join() 来回收，否则变僵尸线程。

2. 线程间通信（互斥锁）

   • 使用 pthread_mutex_t 来保护临界资源。

   • 加锁（pthread_mutex_lock）和解锁（pthread_mutex_unlock）必须成对出现。

   • 最后记得 pthread_mutex_destroy()。