异步编程举例之多线程版本闹钟

现在让我们看一个和多进程版本相似的闹钟程序，但它是用多线程实现的。该例子中用到的三个 Pthreads 函数：

● pthread_create : 创建一个线程，运行由第三个参数 (alarm_thread) 指定的例程 ( 具体见下面例子 ) ，并返回线程标识符 ID( 保存在 thread 引用的变量中 )

●   pthread_detach : 当线程终止时立刻回收线程资源

●   pthread_exit: 终止线程调用

数据结构 alarm_t 中定义了每个闹钟的命令信息， seconds 中存储等待时间， message 中存储显示文本。

#include <pthread.h>

#include "errors.h"

typedef struct alarm_tag {

int         seconds;

char        message[64];

} alarm_t;

函数 alarm_thread 是闹钟线程，即创建的每个闹钟线程执行的函数，该函数返回时，闹钟线程终止。该函数参数 (void *arg) 是传给 pthread_create 函数的第四个参数，即 alarm_t 结构体指针。线程首先将 void* 参数转为 alarm_t* 类型，然后调用 pthread_detach 函数来分离自己，作用是通知 Pthreads 不必关心它的终止时间与退出状态。

线程睡眠指定的时间 ( 由 alarm_t 中的 seconds 决定 ) ，之后打印指定的消息文本，最后释放 alarm_t 结构体空间并返回，线程终止。通常， Pthreads 会保存线程的资源以供其他线程了解它已经终止并获得其最终结果。由于本例中线程负责分离自己，所以不必做上述工作。

void *alarm_thread (void *arg)

{

alarm_t *alarm = (alarm_t*)arg;

int status;

status = pthread_detach (pthread_self ());

if (status != 0)

err_abort (status, "Detach thread");

sleep (alarm->seconds);

printf ("(%d) %s\n", alarm->seconds, alarm->message);

free (alarm);

return NULL;

}

线程版本闹钟的 main() 函数与之前的两个版本相同，循环读取命令行、解析命令行直到不能从 stdin 中读取数据为止。

创建一个闹钟线程，它以 alarm_t 为线程参数运行函数 alarm_thread 。

int main()

{

int status;

char line[128];

alarm_t *alarm;

pthread_t thread;

while (1) {

printf ("Alarm> ");

if (fgets (line, sizeof (line), stdin) == NULL) exit (0);

if (strlen (line) <= 1) continue;

alarm = (alarm_t*)malloc (sizeof (alarm_t));

if (alarm == NULL)

errno_abort ("Allocate alarm");

if (sscanf (line, "%d %64[^\n]",

&alarm->seconds, alarm->message) < 2) {

fprintf (stderr, "Bad command\n");

free (alarm);

} else {

status = pthread_create (

&thread, NULL, alarm_thread, alarm);

if (status != 0)

err_abort (status, "Create alarm thread");

}

}

}

总结 ：比较两个异步版本闹钟程序是理解线程编程很好的选择。在 fork 版本中，每个闹钟有一个从主进程拷贝的独立地址空间，这意味着可以将闹钟时间和显示文本放在局部变量中，一旦创建了子进程，父进程就可以改变这些变量而不会影响闹钟子进程。在多线程版本中，所有线程共享同一个地址空间，所以可为每个闹钟调用 malloc 建立新的 alarm_t 结构体，并传递给新建线程。

在使用 fork() 版本中，主进程要调用 waitpid 函数来通知系统释放其创建的子进程资源。在多线程版本中，不需要等待线程结束，除非希望获得它的返回值；每个线程分离自己，故该线程的资源在它终止后会立刻回收。

在实际应用中，不会为每个闹钟建立一个进程。你可能轻易设置上百个闹钟活动，但是系统可能无法创建那么多进程。但是对应可以在一个进程中创建几百个线程。

另外可以将常用的头文件以及一些宏定义包含在一个头文件中，比如 #include "errors.h" 。本次程序的运行环境依然是 Qt 的控制台程序。

彩蛋 ：一个更加成熟的闹钟版本可以只有两个线程：一个负责读取用户输入，一个等待闹钟停止。之后的学习会逐步实现该版本。