Linux 服务器高阶编程（14）：线程生命周期、回收分离与属性配置
一、先看线程生命周期
pthread_create() ↓线程执行任务 ↓正常返回 / pthread_exit() / 响应取消 ↓结束后的资源处理├─ joinable：由另一线程 pthread_join()└─ detached：结束后自动回收线程相关资源三件事不要混淆：
- 取消：向目标发出结束请求。
- 回收：等待目标结束，并处理其结束后保留的资源。
- 分离：规定线程结束后不再由其他线程 join。
分离不是立即结束线程，发送取消请求也不等于已完成回收。
二、pthread_cancel()：发送线程取消请求
2.1 接口
int pthread_cancel(pthread_t thread);- 参数是目标线程的 pthread ID，不是 PID 或
ps中的 LWP。 - 用主线程取消普通线程。
- 成功返回 0，失败返回错误号。
常用“杀死线程”描述其效果。更准确地说，它发送取消请求；请求何时生效，取决于目标的取消状态和类型。成功返回不保证目标此刻已结束。
2.2 默认的延迟取消与取消点
主要使用默认模式：允许取消，延迟响应。
如果线程一直计算、没有经过取消点，即使其他线程发出取消请求，它也可能继续运行。
2.3 pthread_testcancel()
void pthread_testcancel(void);用途：在调用线程中显式设置取消检查点。
while (1) { pthread_testcancel();}在允许取消且有待处理请求时，它可以使线程响应取消；没有请求或禁止取消时，不会因此结束线程。
2.4 取消状态
线程可允许或禁止取消：
PTHREAD_CANCEL_ENABLE：允许取消，默认状态。PTHREAD_CANCEL_DISABLE：禁止取消；有取消点也不能因此马上取消。
禁用期间的请求不宜理解成彻底丢失，重新启用后仍可能被处理
三、三种工作线程对照
3.1 版本 A：每秒打印
while (1) { printf("普通线程执行中\n"); sleep(1);}主线程创建后等待 5 秒，再请求取消：
sleep(5);pthread_cancel(tid);while (1) sleep(1);普通线程停止继续打印；用 ps -eLf 或 ps -Lf <PID> 检查线程数量
不要仅凭“不再打印”就认定线程一定已结束，最好结合状态或后续 join 确认。
3.2 版本 B：纯死循环
注释掉打印和休眠，留下：
while (1) {}主线程虽输出“取消普通线程”的提示，普通线程可能仍在，原因是默认延迟取消尚未得到响应机会。
日志语句表示“代码执行到这里”，不等于目标操作已经完成。
3.3 版本 C：显式检查取消
工作函数核心：
void *business(void *arg){ int var; var = *((int *)arg); while (1) { //printf(...); //sleep(1); pthread_testcancel(); } return NULL;}展示即便去掉打印和休眠，也可通过显式取消点响应请求
四、pthread_join()：等待、回收、取得返回值
4.1 默认 joinable
默认属性创建的新线程为可连接状态
PTHREAD_CREATE_JOINABLE可连接线程结束后，需要安排一次成功 join 或适当的分离管理，否则结束后保留的资源可能累积。
这里说的回收不是帮线程自动释放它申请过的一切业务资源，例如任意 malloc() 内存仍需程序管理。
4.2 接口与参数
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);| 参数 | 含义 |
|---|---|
thread | 要等待、回收的目标线程 |
retval | 输出目标线程返回的 void * 值；不需要时传 NULL |
典型用法：
void *reval = NULL;int err = pthread_join(tid, &reval);因为需要把一个指针值传出来，所以参数是指针的地址，也就是 void **。
目标未结束会等待；目标已结束则可直接完成连接。成功返回 0，失败返回错误号。
五、返回 (void *)9 与段错误
5.1 工作函数
void *business(void *arg){ int seconds = 5; while (seconds--) { printf("thread 0x%x Runing.. sleep %d\n", (unsigned int)pthread_self(), seconds); sleep(1); } return (void *)9;}目的是返回一个编码值 9，不是分配了一个包含整数 9 的对象。
5.2 故意写错的接收方式
printf("%d\n", *((int *)reval));错误在于：把数值为 9 的指针表示，误当成指向合法 int 对象的地址，再解引用。
访问这样的无效低地址导致段错误
5.3 主函数
int main(void){ int err; void *reval = NULL; pthread_t tid; pthread_create(&tid, NULL, business, NULL);
printf("master thread 0x%x, call join.\n", (unsigned int)pthread_self()); if ((err = pthread_join(tid, &reval)) > 0) { printf("join error:%s\n", strerror(err)); exit(0); } printf("join sucess, reval = %ld\n", (long int)reval); return 0;}六、pthread_detach()：分离线程
6.1 接口
int pthread_detach(pthread_t thread);设定目标线程为分离态；线程结束后，相关线程资源不再等待别人 join。
自己设置自己：
pthread_detach(pthread_self());6.2 joinable 与 detached
| 比较 | joinable | detached |
|---|---|---|
| 称呼 | 回收态 | 分离态 |
| 结束后管理 | 安排 join | 线程资源自动回收 |
| 能否用 join 取得结果 | 可以 | 不可以 |
| 是否因此立即结束 | 否 | 否 |
| 是否独立于进程生存 | 否 | 否 |
分离后不能再改回 joinable，不应对已经分离的目标再次分离，也不能再 join 它。
6.3 如何选择
需要返回值时用回收方式，不需要时可考虑分离。
即便不需要返回值，也可能需要 join 来确认任务确实结束
6.4 join 与自分离
工作线程中调用：
pthread_detach(pthread_self());主线程创建后马上：
pthread_join(tid, &reval);多次运行，观察到不同结果，随后尝试在 join 前加入 sleep(0) 来改变时序，并显示无效参数等错误。
说明：线程调度次序并不固定，生命周期管理不能让双方互相抢。
七、pthread_equal()：比较线程 ID
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);- 返回非零表示相等，返回 0 表示不相等。
- 不是“返回错误号”的接口，不要沿用
err > 0当失败。 - 用于在数组、集合中查找或比较已保存的有效 pthread ID。
- 不应假设
pthread_t在所有平台都是可直接比较的整数。
八、pthread_kill()：给指定线程发信号
#include <pthread.h>#include <signal.h>
int pthread_kill(pthread_t thread, int sig);与进程 kill() 的区别在于目标参数：一个使用 PID，一个使用同进程内的 pthread ID。
信号行为是进程级的，屏蔽字是线程级的。不能以为定向给一个线程发送 SIGKILL 就只杀那一个线程；终止等默认动作会影响整个进程。
8.1 信号参数为 0
int err;err = pthread_kill(tid, 0);if (err == ESRCH) { /* 未找到目标 */}else { /* 此分支说明目标存在 */}ESRCH 来自 <errno.h>，这里仍检查返回值，不是检查 errno。
8.2 不能把它当成万能“线程存活检测器”
信号 0 不实际发送信号，只做错误检查。使用生命周期已经结束的线程 ID 属于危险操作，可能未定义，并非保证返回 ESRCH。而且 else 也不能一律认定存活，要区分其他错误。
可靠管理应依靠明确的线程生命周期与同步设计，不是对任意旧 ID 反复探测。
九、pthread_exit() 与四种退出方式
void pthread_exit(void *retval);让调用线程结束，提供一个可由 join 接收的值。它不会正常返回到下一条语句。
| 方式 | main 中使用 | 工作函数中使用 |
|---|---|---|
return | 从 main 返回导致进程终止 | 从线程入口函数返回，结束该线程 |
exit() | 终止进程及其线程 | 同样终止整个进程 |
pthread_cancel(tid) | 请求取消目标 | 同样可请求取消有效目标 |
pthread_exit(value) | 结束主线程，其他线程可继续 | 结束调用线程，其他线程可继续 |
这里的 return 指从线程入口或 main 返回；普通辅助函数中的 return 只是返回调用者，不能一律理解成线程结束。
9.1 进程可以没有仍在运行的主线程吗
可以。主线程通过线程级退出后，其他线程可继续执行；最后一个线程结束后，进程也随之结束。
9.2 普通线程也能创建线程
把工作线程改为再调用一次 pthread_create()，指定新的工作函数 b2，观察到三个线程。
主线程 → 创建普通线程 A ↓ A 创建普通线程 B十、本章基础接口汇总
进入属性前回顾八个基础接口：
| 接口 | 用途 |
|---|---|
pthread_create() | 创建线程 |
pthread_self() | 得到自己的 ID |
pthread_cancel() | 请求取消目标 |
pthread_join() | 等待、回收、取返回值 |
pthread_detach() | 设置分离 |
pthread_equal() | 比较 ID |
pthread_kill() | 向线程发信号 |
pthread_exit() | 退出调用线程 |
十一、线程属性：先设置，再创建
pthread_attr_t attr;线程属性可理解为创建模板，不是一个已经运行的线程，也不应直接访问其内部成员。
方向：调度优先级、警戒区、分离状态、栈地址、栈大小。
11.1 初始化与销毁
pthread_attr_init(&attr);/* 获取或修改属性，用来创建线程 */pthread_attr_destroy(&attr);初始化为默认属性；不用时销毁属性对象
11.2 三个不同生命周期
attr：创建配置对象。- 线程：执行任务的对象。
- 手动分配的栈内存：由开发者管理的存储。
销毁属性对象，不等于回收线程，也不等于释放开发者 malloc() 的栈内存
十二、直接创建分离态线程
12.1 获取分离状态
int detachstate;pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);
if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE) { /* 回收态 */}else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED) { /* 分离态 */}关键字必须是：
PTHREAD_CREATE_JOINABLEPTHREAD_CREATE_DETACHED12.2 两种分离方式怎样选
- 少数已创建的 joinable 线程需要改为分离：使用
pthread_detach()。 - 一开始就确定批量线程应是分离态：提前设置属性，再按模板创建。
十三、属性实验与两次排错
工作函数 bs() 持续休眠。主线程依次：
- 初始化属性。
- 读取默认分离状态并打印。
- 设置
PTHREAD_CREATE_DETACHED。 - 用
&attr创建线程。 - 故意尝试 join，观察错误。
13.1 编译时线程库选项
gcc pthread_exitstatus.c -lpthread -o app正确配置线程构建选项，并检查每个接口返回值
13.2 打印了未赋值的 err
int err;if ((err = pthread_join(tid, NULL)) > 0) { printf("join error:%s\n", strerror(err)); exit(0);}exit(0) 是进程级退出，而且 0 通常表示正常状态
十四、获取属性中的栈信息
void *stackaddr = NULL;size_t stacksize;pthread_attr_t attr;pthread_attr_init(&attr);pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);类型与参数关系：
- 地址用
void *保存，输出时传其地址。 - 大小用
size_t保存，输出时也传其地址。 - 查询的是属性对象中配置的信息，不是凭空找到某个运行线程的实际栈。
十五、自定义栈：申请内存、设置属性、创建线程
15.1 采用的方式
pthread_attr_t attr;pthread_attr_init(&attr);
void *stackaddr = NULL;size_t stacksize = 0x100000;stackaddr = (void *)malloc(stacksize);
pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);pthread_create(&tid, &attr, business, NULL);0x100000 是 1048576 字节，即 1 MiB。
此片段是流程示意，tid、工作函数及头文件等需配齐；malloc()、属性设置、创建也都应检查失败。
15.2 循环创建的演示主体
void *business(void *arg){ while (1) sleep(1);}
int main(void){ int number = 0; pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr); void *stackaddr = NULL; size_t stacksize = 0x100000; int err; pthread_t tid; while (1) { //自行申请空间 if ((stackaddr = (void *)malloc(stacksize)) == NULL) { perror("malloc failed"); exit(0); } //设置属性 pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize); if ((err = pthread_create(&tid, &attr, business, NULL)) > 0) { printf("thread create error:%s\n", strerror(err)); exit(0); } printf("thread number %d\n", ++number); }}典型头文件仍包括 <stdio.h>、<stdlib.h>、<unistd.h>、<string.h>、<pthread.h>。
每次循环申请不同的空间，是因为多个仍运行的线程不能共用同一块栈存储。
15.3 强调的结论
不要为了盲目增加线程数量，随意缩小线程栈。栈越小，对递归、较大局部对象、调用深度等越敏感，溢出可能影响整个进程。
先评估真实任务的栈需求，再决定属性。默认配置能满足多数练习，不需要为了数字好看就改栈。
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