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目前Linux中最流行的線(xiàn)程機制為L(cháng)inuxThreads，所采用的就是線(xiàn)程－進(jìn)程“一對一”模型，調度交給核心，而在用戶(hù)級實(shí)現一個(gè)包括信號處理在內的線(xiàn)程管理機制。LinuxThreads由Xavier Leroy (Xavier.Leroy@inria.fr)負責開(kāi)發(fā)完成，并已綁定在GLIBC中發(fā)行，它實(shí)現了一種BiCapitalized面向Linux的Posix 1003.1c “pthread”標準接口。Linuxthread可以支持Intel、Alpha、MIPS等平臺上的多處理器系統。
按照POSIX 1003.1c 標準編寫(xiě)的程序與Linuxthread 庫相鏈接即可支持Linux平臺上的多線(xiàn)程，在程序中需包含頭文件pthread. h，在編譯鏈接時(shí)使用命令：
gcc -D -REENTRANT -lpthread xxx. c
其中-REENTRANT宏使得相關(guān)庫函數(如stdio.h、errno.h中函數) 是可重入的、線(xiàn)程安全的(thread-safe)，-lpthread則意味著(zhù)鏈接庫目錄下的libpthread.a或libpthread.so文件。使用Linuxthread庫需要2.0以上版本的Linux內核及相應版本的C庫(libc 5.2.18、libc 5.4.12、libc 6)。

2.“線(xiàn)程”控制

線(xiàn)程創(chuàng )建
進(jìn)程被創(chuàng )建時(shí)，系統會(huì )為其創(chuàng )建一個(gè)主線(xiàn)程，而要在進(jìn)程中創(chuàng )建新的線(xiàn)程，則可以調用pthread_create：
pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *
  (start_routine)(void*), void *arg);
start_routine為新線(xiàn)程的入口函數，arg為傳遞給start_routine的參數。
每個(gè)線(xiàn)程都有自己的線(xiàn)程ID，以便在進(jìn)程內區分。線(xiàn)程ID在pthread_create調用時(shí)回返給創(chuàng )建線(xiàn)程的調用者；一個(gè)線(xiàn)程也可以在創(chuàng )建后使用pthread_self()調用獲取自己的線(xiàn)程ID：
pthread_self (void) ;
線(xiàn)程退出
線(xiàn)程的退出方式有三：
（1）執行完成后隱式退出；
（2）由線(xiàn)程本身顯示調用pthread_exit 函數退出；
pthread_exit (void * retval) ;
（3）被其他線(xiàn)程用pthread_cance函數終止：
pthread_cance (pthread_t thread) ;
在某線(xiàn)程中調用此函數，可以終止由參數thread 指定的線(xiàn)程。
如果一個(gè)線(xiàn)程要等待另一個(gè)線(xiàn)程的終止，可以使用pthread_join函數，該函數的作用是調用pthread_join的線(xiàn)程將被掛起直到線(xiàn)程ID為參數thread的線(xiàn)程終止：
pthread_join (pthread_t thread, void** threadreturn);

3.線(xiàn)程通信

線(xiàn)程互斥
互斥意味著(zhù)“排它”，即兩個(gè)線(xiàn)程不能同時(shí)進(jìn)入被互斥保護的代碼。Linux下可以通過(guò)pthread_mutex_t 定義互斥體機制完成多線(xiàn)程的互斥操作，該機制的作用是對某個(gè)需要互斥的部分，在進(jìn)入時(shí)先得到互斥體，如果沒(méi)有得到互斥體，表明互斥部分被其它線(xiàn)程擁有，此時(shí)欲獲取互斥體的線(xiàn)程阻塞，直到擁有該互斥體的線(xiàn)程完成互斥部分的操作為止。
下面的代碼實(shí)現了對共享全局變量x 用互斥體mutex 進(jìn)行保護的目的：
int x; // 進(jìn)程中的全局變量
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //按缺省的屬性初始化互斥體變量mutex
pthread_mutex_lock(&mutex); // 給互斥體變量加鎖
… //對變量x 的操作
phtread_mutex_unlock(&mutex); // 給互斥體變量解除鎖
線(xiàn)程同步
同步就是線(xiàn)程等待某個(gè)事件的發(fā)生。只有當等待的事件發(fā)生線(xiàn)程才繼續執行，否則線(xiàn)程掛起并放棄處理器。當多個(gè)線(xiàn)程協(xié)作時(shí)，相互作用的任務(wù)必須在一定的條件下同步。
Linux下的C語(yǔ)言編程有多種線(xiàn)程同步機制，最典型的是條件變量(condition variable)。pthread_cond_init用來(lái)創(chuàng )建一個(gè)條件變量，其函數原型為：
pthread_cond_init (pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);
pthread_cond_wait和pthread_cond_timedwait用來(lái)等待條件變量被設置，值得注意的是這兩個(gè)等待調用需要一個(gè)已經(jīng)上鎖的互斥體mutex，這是為了防止在真正進(jìn)入等待狀態(tài)之前別的線(xiàn)程有可能設置該條件變量而產(chǎn)生競爭。pthread_cond_wait的函數原型為：
pthread_cond_wait (pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
pthread_cond_broadcast用于設置條件變量，即使得事件發(fā)生，這樣等待該事件的線(xiàn)程將不再阻塞：
pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t *cond) ;
pthread_cond_signal則用于解除某一個(gè)等待線(xiàn)程的阻塞狀態(tài)：
pthread_cond_signal (pthread_cond_t *cond) ; 
pthread_cond_destroy 則用于釋放一個(gè)條件變量的資源。
在頭文件semaphore.h 中定義的信號量則完成了互斥體和條件變量的封裝，按照多線(xiàn)程程序設計中訪(fǎng)問(wèn)控制機制，控制對資源的同步訪(fǎng)問(wèn)，提供程序設計人員更方便的調用接口。
sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int val);
這個(gè)函數初始化一個(gè)信號量sem 的值為val，參數pshared 是共享屬性控制，表明是否在進(jìn)程間共享。
sem_wait(sem_t *sem);
調用該函數時(shí)，若sem為無(wú)狀態(tài)，調用線(xiàn)程阻塞，等待信號量sem值增加(post )成為有信號狀態(tài)；若sem為有狀態(tài)，調用線(xiàn)程順序執行，但信號量的值減一。
sem_post(sem_t *sem);
調用該函數，信號量sem的值增加，可以從無(wú)信號狀態(tài)變?yōu)橛行盘枲顟B(tài)。

4.實(shí)例

下面我們還是以著(zhù)名的生產(chǎn)者/消費者問(wèn)題為例來(lái)闡述Linux線(xiàn)程的控制和通信。一組生產(chǎn)者線(xiàn)程與一組消費者線(xiàn)程通過(guò)緩沖區發(fā)生聯(lián)系。生產(chǎn)者線(xiàn)程將生產(chǎn)的產(chǎn)品送入緩沖區，消費者線(xiàn)程則從中取出產(chǎn)品。緩沖區有N 個(gè)，是一個(gè)環(huán)形的緩沖池。

    
#include <stdio.h>     
#include <pthread.h>     
#define BUFFER_SIZE 16 // 緩沖區數量     
struct prodcons     
{     
  // 緩沖區相關(guān)數據結構     
  int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 實(shí)際數據存放的數組*/     
  pthread_mutex_t lock; /* 互斥體lock 用于對緩沖區的互斥操作 */     
  int readpos, writepos; /* 讀寫(xiě)指針*/     
  pthread_cond_t notempty; /* 緩沖區非空的條件變量 */     
  pthread_cond_t notfull; /* 緩沖區未滿(mǎn)的條件變量 */     
};     
/* 初始化緩沖區結構 */     
void init(struct prodcons *b)     
{     
  pthread_mutex_init(&b->lock, NULL);     
  pthread_cond_init(&b->notempty, NULL);     
  pthread_cond_init(&b->notfull, NULL);     
  b->readpos = 0;     
  b->writepos = 0;     
}     
/* 將產(chǎn)品放入緩沖區,這里是存入一個(gè)整數*/     
void put(struct prodcons *b, int data)     
{     
  pthread_mutex_lock(&b->lock);     
  /* 等待緩沖區未滿(mǎn)*/     
  if ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos)     
  {     
    pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock);     
  }     
  /* 寫(xiě)數據,并移動(dòng)指針 */     
  b->buffer[b->writepos] = data;     
  b->writepos++;     
  if (b->writepos >  = BUFFER_SIZE)     
    b->writepos = 0;     
  /* 設置緩沖區非空的條件變量*/     
  pthread_cond_signal(&b->notempty);     
  pthread_mutex_unlock(&b->lock);     
}     
     
/* 從緩沖區中取出整數*/     
int get(struct prodcons *b)     
{     
  int data;     
  pthread_mutex_lock(&b->lock);     
  /* 等待緩沖區非空*/     
  if (b->writepos == b->readpos)     
  {     
    pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock);     
  }     
  /* 讀數據,移動(dòng)讀指針*/     
  data = b->buffer[b->readpos];     
  b->readpos++;     
  if (b->readpos >  = BUFFER_SIZE)     
    b->readpos = 0;     
  /* 設置緩沖區未滿(mǎn)的條件變量*/     
  pthread_cond_signal(&b->notfull);     
  pthread_mutex_unlock(&b->lock);     
  return data;     
}     
     
/* 測試:生產(chǎn)者線(xiàn)程將1 到10000 的整數送入緩沖區,消費者線(xiàn)     
程從緩沖區中獲取整數,兩者都打印信息*/     
#define OVER ( - 1)     
struct prodcons buffer;     
void *producer(void *data)     
{     
  int n;     
  for (n = 0; n < 10000; n++)     
  {     
    printf("%d --->\n", n);     
    put(&buffer, n);     
  } put(&buffer, OVER);     
  return NULL;     
}     
     
void *consumer(void *data)     
{     
  int d;     
  while (1)     
  {     
    d = get(&buffer);     
    if (d == OVER)     
      break;     
    printf("--->%d \n", d);     
  }     
  return NULL;     
}     
     
int main(void)     
{     
  pthread_t th_a, th_b;     
  void *retval;     
  init(&buffer);     
  /* 創(chuàng  )建生產(chǎn)者和消費者線(xiàn)程*/     
  pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);     
  pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);     
  /* 等待兩個(gè)線(xiàn)程結束*/     
  pthread_join(th_a, &retval);     
  pthread_join(th_b, &retval);     
  return 0;     
} 

5.WIN32、VxWorks、Linux線(xiàn)程類(lèi)比

目前為止，筆者已經(jīng)創(chuàng )作了《基于嵌入式操作系統VxWorks的多任務(wù)并發(fā)程序設計》（《軟件報》2006年5~12期連載）、《深入淺出Win32多線(xiàn)程程序設計》（天極網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)題）系列，我們來(lái)找出這兩個(gè)系列文章與本文的共通點(diǎn)。
看待技術(shù)問(wèn)題要瞄準其本質(zhì)，不管是Linux、VxWorks還是WIN32，其涉及到多線(xiàn)程的部分都是那些內容，無(wú)非就是線(xiàn)程控制和線(xiàn)程通信，它們的許多函數只是名稱(chēng)不同，其實(shí)質(zhì)含義是等價(jià)的，下面我們來(lái)列個(gè)三大操作系統共同點(diǎn)詳細表單：

6.小結

本章講述了Linux下多線(xiàn)程的控制及線(xiàn)程間通信編程方法，給出了一個(gè)生產(chǎn)者/消費者的實(shí)例，并將Linux的多線(xiàn)程與WIN32、VxWorks多線(xiàn)程進(jìn)行了類(lèi)比，總結了一般規律。鑒于多線(xiàn)程編程已成為開(kāi)發(fā)并發(fā)應用程序的主流方法，學(xué)好本章的意義也便不言自明。