APR分析-线程篇

十二月 8, 2005

并行一直是程序设计领域的难点，而线程是并行的一种重要的手段，而且线程的一些特性也能在进程并行时发挥很好的作用(在“线程同步篇”中详细阐述)。

APR线程的源代码的位置在$(APR_HOME)/threadproc目录下，本篇blog着重分析unix子目录下的thread.c文件内容，其相应头文件为$(APR_HOME)/include/apr_threadproc.h。

对比两种观点我们可以得出以下几点结论：
(a) 从观点(2)可以看出进程内的多个线程共享进程的内核上下文和代码、数据(当然不包括栈区)；
(b) 线程上下文比进程上下文小，且切换代价小；
(c) 线程不像进程那样有着“父-子”体系，同一个进程内的线程都是“对等的”，主线程与其他线程不同之处就在于其是进程创建的第一个线程。

二、APR线程管理接口
如今应用最广泛的线程包就是Posix Thread了。APR对线程的封装也是基于Posix thread的。

APR线程管理接口针对apr_thread_t这个基本的数据结构进行操作，apr_thread_t的定义很简单：
/* apr_arch_threadproc.h */
struct apr_thread_t {
    apr_pool_t *pool;
    pthread_t *td;
    void *data;
    apr_thread_start_t func;
    apr_status_t exitval;
};
这个结构中包含了线程ID、线程函数以及该函数的参数数据。不过APR的线程函数定义与Pthread的有不同，“Pthread线程函数”是这样的：
typedef void *(start_routine)(void*);
而“APR线程函数”如下：
typedef void *(APR_THREAD_FUNC *apr_thread_start_t)(apr_thread_t*, void*);

1、apr_thread_create
apr_thread_create内部定义了一个dummy_worker的“Pthread线程函数”，并将apr_thread_t结构作为参数传入，然后在dummy_worker中启动“APR的线程函数”。在该函数的参数列表中有一项类型为apr_threadattr_t：
struct apr_threadattr_t {
apr_pool_t *pool;
pthread_attr_t attr;
};
这个类型封装了线程的属性，不同的线程属性会导致线程的行为有所不同。Pthread提供多种线程属性设置接口，可是APR并未全部提供，必要时我觉得可以自己来调用Pthread接口。APR提供的属性设置接口包括设置线程的可分离性、线程栈大小和栈Guard区域属性。

2、apr_thread_exit
进程退出我们可以直接调用exit函数，而线程退出也有几种方式：
(1) 隐式退出 – 可以理解为线程main routine代码结束返回；
(2) 显式退出 – 调用线程包提供的显式退出接口，在apr中就是apr_thread_exit；
(3) 另类显式退出 – 调用exit函数，不仅自己退出，其所在线程也跟着退出了；
(4) 被“黑”退出 – 被别的“对等”线程调用pthread_cancel而被迫退出。
apr_thread_exit属于种类(2)，该种类退出应该算是线程的优雅退出了。apr_thread_exit做了3个工作，分别为设置线程返回值、释放pool中资源和调用pthread_exit退出。

3、apr_thread_join和apr_thread_detach
进程有waitpid，线程有join。线程在调用apr_thread_exit后，只是其执行停止了，其占有的“资源”并不一定释放，这里的“资源”我想就是“另种观点”中的“线程上下文”，线程有两种方式来释放该“资源”，这主要由线程的“可分离”属性决定的。如果线程是“可分离的”，当线程退出后就会自动释放其“资源”，如果线程为“非可分离的”，则必须由“对等线程”调用join接口来释放其资源。apr_thread_detach用来将其调用线程转化为“可分离”线程，而apr_thread_join用来等待某个线程结束并释放其资源。

三、小结
基本的线程管理接口相对较简单，关键是对线程概念的理解。接下来的“线程同步”则是件比较有趣的话题。