C 线程资源释放问题

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

C语言编程中很大的一个问题就是内存回收和资源释放的问题。在其他多数的高级语言中这些基本上都由底层来自动处理了。但是C语言是需要程序员自己来处理的。

线程的创建也是要占用资源的，当然这些资源是要随着线程的结束然后由操作系统回收的。 所以在多线程编程的过程中，不仅要关注并发和锁的问题，同时也要关心资源释放和回收的问题。 这是在C中避不开的一个事情。

在C中，线程有两种状态：结合态（joinable）和分离态（detached）。 这两种状态的线程的资源释放方式是不同的。

  • 结合态: 线程退出后，使用pthread_cancel() 显示的结束线程，资源并不会释放。而是必须显示调用 pthread_join() 来释放资源。

  • 分离态: 线程退出后，自动释放并回收资源，不需要在调用pthread_join() 来回收资源。

严格来说，pthread_join() 并不是用来结束线程的（网上发现有的介绍说该函数是结束并回收资源，这是误导），而是等待线程结束之后来做清理工作的。 也就是说如果主线程创建了一个线程，这个线程一直运行，如果主线程想要终止这个线程，单纯使用pthread_join()是没法终止的，只能在这静静地等着线程结束。必须使用 pthread_cancel() 来终止，然后再使用 pthread_join() 来回收。

在最近做的一个PHP扩展的项目中，就使用到了线程。下面是部分代码

void *start_write_log()
{
    ...
while(1){
        ...
    }
}
PHP_FUNCTION(jlog_start)
{
if(server_start != 0) {
return ;
    }
    server_start = 1;
if (pthread_mutex_init(&mutex, NULL) != 0){
// 互斥锁初始化失败
        php_error(E_ERROR,"互斥锁初始化失败\n");
    }
    var_node = PHP_USER_ALLOC(JLOG_VSG(node_size));
int ret = pthread_create(&tid,NULL,start_write_log,NULL);
}
...
PHP_FUNCTION(jlog_stop)
{
    log_node *n;
if(server_start == 0) {
return ;
    }
    server_start = 0;
while(!checkQueueEmpty() || !idle) {}
    pthread_cancel(tid);     // pthread_cancel() 只是用来结束线程，并不会回收线程的资源
    pthread_join(tid,NULL);  // pthread_join() 用来回收线程，释放其占用的资源。
    PHP_USER_FREE(var_node);
}

可以看到，使用pthread_cancel()结束线程，然后使用pthread_join()来释放资源。 最初的时候并没有考虑到线程资源释放和回收的问题，所以并没有使用pthread_join()。 所以当使用 valgrind 检测的时候出现一个错误：

==24257== 592 bytes in 1 blocks are possibly lost in loss record 65 of 67
==24257==    at 0x4C2C089: calloc (vg_replace_malloc.c:760)
==24257==    by 0x4012734: _dl_allocate_tls (in /usr/lib64/ld-2.17.so)
==24257==    by 0x7C1683B: pthread_create@@GLIBC_2.2.5 (in /usr/lib64/libpthread-2.17.so)
==24257==    by 0x8770AE: zend_do_fcall_common_helper_SPEC (zend_vm_execute.h:558)
==24257==    by 0x807BB7: execute_ex (zend_vm_execute.h:363)
==24257==    by 0x7D32CF: zend_execute_scripts (zend.c:1341)
==24257==    by 0x771BC1: php_execute_script (main.c:2613)
==24257==    by 0x878CFB: do_cli (php_cli.c:998)
==24257==    by 0x43572E: main (php_cli.c:1382)
...
==24257== LEAK SUMMARY:
==24257==    definitely lost: 0 bytes in 0 blocks
==24257==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==24257==      possibly lost: 592 bytes in 1 blocks
==24257==    still reachable: 6,973 bytes in 73 blocks
==24257==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==24257==
==24257== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

这就是说由pthread_create() 申请的资源最后没有释放回收。 加上 pthread_join()之后，问题随之解决了。

pthread_join() 方法除了用于回收资源之外，还有一个功能就是保证由主线程创建的线程一定可以执行完成。 如果没有pthread_join() 那么当主线程执行完成之后，那么创建的线程有可能还没来的及执行整个程序就退出了。 如果程序中没有其他方式的依赖关系来保证线程一定能执行，那么pthread_join() 也是必须的。 也就是说这个方法的作用是 等待线程执行完成然后释放回收资源。所以如果线程没有执行完，那么主线程就会阻塞到调用pthread_join()的地方等待线程执行完。

除了使用 pthread_join() 方法之外，上面我们也说过了，可以将线程创建为分离态。 这样就可以在线程结束后自动释放回收资源了。 体现在项目中的代码如下：

PHP_FUNCTION(jlog_start)
{
pthread_attr_t attr;
if(server_start != 0) {
return ;
    }
    server_start = 1;
    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstat(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
if (pthread_mutex_init(&mutex, NULL) != 0){
// 互斥锁初始化失败
        php_error(E_ERROR,"互斥锁初始化失败\n");
    }
    var_node = PHP_USER_ALLOC(JLOG_VSG(node_size));
int ret = pthread_create(&tid,NULL,start_write_log,NULL);
/* 销毁一个目标结构，并且使它在重新初始化之前不能重新使用 */
    pthread_attr_destroy (&attr);
}
PHP_FUNCTION(jlog_stop)
{
    log_node *n;
if(server_start == 0) {
return ;
    }
    server_start = 0;
while(!checkQueueEmpty() || !idle) {}
    pthread_cancel(tid);     // pthread_cancel() 只是用来结束线程，并不会回收线程的资源
    PHP_USER_FREE(var_node);
}

上面关于分离态的线程的介绍仅限于使用上，对于其中的数据结构不是这里的重点。

本文转载自：迹忆客（https://www.jiyik.com）

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