销毁Linux线程的正确方式

原创  2023-06-20 

在Linux系统中，线程是轻量级的执行单元，正确销毁线程可避免内存泄漏等问题。Linux 线程的有 joinable 和 detached 两种属性。

在之前的文章《如何正确地获取线程ID》中，我介绍了Linux线程的一些历史背景以及NPTL线程模型。在本文中，将以上述知识点为背景，讲解销毁Linux线程的正确方式。

在Linux系统中，线程是轻量级的执行单元，正确销毁线程可避免内存泄漏等问题。写这篇文章的起因是线上报告一些内存泄漏的情况，排查后发现是因为线程没有正确销毁导致的：有一处开启线程的逻辑，在正常测试时仅会出发一次，但是到线上后，用户可能很长时间都不会关闭App，这个时间足够长，以至于积少成多，最终造成了比较明显的内存泄漏。

回顾下Linux线程生命周期相关的有几个函数：

int pthread_create(pthread_t _Nullable * _Nonnull __restrict,
		const pthread_attr_t * _Nullable __restrict,
		void * _Nullable (* _Nonnull)(void * _Nullable),
		void * _Nullable __restrict);
		
void pthread_exit(void * _Nullable);
int pthread_cancel(pthread_t);

int pthread_detach(pthread_t);
int pthread_join(pthread_t , void * _Nullable * _Nullable);

退出线程的几种方式

在线程结束时，有几种方式可以使线程退出：

当线程函数执行到末尾或者遇到 return 语句时，线程会自动退出。这是最常用的线程退出方式。

pthread_exit

调用 pthread_exit 会立即终止当前线程的执行，并将线程的退出状态回传给它的 pthread_join 线程。如有 pthread_cleanup_push 注册的清理函数，pthread_exit还会触发调用清理函数，最后释放线程所占用的资源，比如线程栈空间等。

pthread_exit 可以在线程逻辑任意需要的地方调用，不仅仅局限于线程函数的末尾。如果在主函数中调用了 pthread_exit，将导致进程退出。

pthread_cancel

调用 pthread_cancel 函数会向指定的线程发送取消请求。与 pthread_exit 只能终止本线程不同，pthread_cancel 可以由其他线程调用以显式地向目标线程发起取消请求，且 pthread_cancel 不是强制的，目标线程可以选择是否响应这次取消操作，另外，使用 pthread_cancel 方式终止线程需要目标线程手动处理资源的释放。

与 pthread_cancel 相关的几个API：

int pthread_setcancelstate(int , int * _Nullable);

设置当前线程的“可取消性”状态，可选状态值分别为：PTHREAD_CANCEL_ENABLE 和 PTHREAD_CANCEL_DISABLE。

int pthread_setcanceltype(int , int * _Nullable);

设置当前线程的接收取消时的处理。可选值为：PTHREAD_CANCEL_DEFERRED（继续运行至「可取消点」时终止线程） 和 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS（立即终止）。

void pthread_testcancel(void);

创建一个「可取消点」。只有可取消状态为PTHREAD_CANCEL_ENABLE，且取消处理为PTHREAD_CANCEL_DEFERRED时才有意义，将终止线程。

线程的 joinable 和 detached

Linux线程的有两种属性：joinable 和 detached。这些属性决定了线程退出后如何处理其状态和释放资源。

joinable

Joinable 是线程的默认属性。当线程被设置为 Joinable 属性时，可以通过调用 pthread_join 函数等待目标线程的退出，并获取目标线程的退出状态。

Joinable 属性的线程在退出后，不会自动回收其状态和资源，必须被其他线程显式地调用 pthread_join 函数来同步等待该线程执行完成，并进行清理工作。如果不调用 pthread_join 函数，那么 Joinable 线程将在执行完任务后成为"僵尸线程（zombie thread）"，会造成内存泄漏等问题。

下面是 Joinable 属性线程的使用示例：

pthread_t pth;
int ret = pthread_create(&pth, NULL, chuanFunc, NULL);
if (ret == 0) {
    // 同步等待子线程退出并获取退出状态，会阻塞当前线程
    void* thread_result;
    pthread_join(pth, &thread_result);
}

detached

当线程被设置为 detached 属性时，它的退出状态和资源会被系统自动回收，无需显式地调用 pthread_join 函数等待线程退出。detached 线程适用于不需要关心线程退出状态或进行清理工作的情况，可以提高程序的效率和简化代码逻辑。

下面是 detached 属性线程的使用示例：

pthread_t pth;
int ret = pthread_create(&pth, NULL, chuanFunc, NULL);
if (ret == 0) {
    pthread_detach(pth);//调用会立即返回，不会等待子线程执行结束
}

也可以在线程创建时，配置 detached 属性，如下：

#include <pthread.h>

pthread_t thread;
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
//pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);//设置detached属性
pthread_create(&thread, &attr, chuanFunc, args);

只有在线程创建之前设置属性才有效，一旦线程创建，无法更改其属性。

我们不需要关注子线程的退出状态时，可以使用 detached 属性的线程方便处理，此时不需要手动调用 pthread_exit 管理线程本身的资源销毁。

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