【linux 多线程并发】线程退出自动清理函数的使用,释放线程申请的资源,异常退出自动调用

线程退出回调函数

专栏内容

  • 参天引擎内核架构
    本专栏一起来聊聊参天引擎内核架构,以及如何实现多机的数据库节点的多读多写,与传统主备,MPP的区别,技术难点的分析,数据元数据同步,多主节点的情况下对故障容灾的支持。

  • 手写数据库toadb
    本专栏主要介绍如何从零开发,开发的步骤,以及开发过程中的涉及的原理,遇到的问题等,让大家能跟上并且可以一起开发,让每个需要的人成为参与者。
    本专栏会定期更新,对应的代码也会定期更新,每个阶段的代码会打上tag,方便阶段学习。

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文章目录

  • 线程退出回调函数
  • 前言
  • 概述
  • 接口说明
  • 使用说明
  • 示例代码
  • 执行结果
  • 总结
  • 结尾

前言

现代的CPU都是多core处理器,而且在intel处理器中每个core又可以多个processor,形成了多任务并行处理的硬件架构,在服务器端的处理器上架构又有一些不同,传统的采用SMP,也就是对称的多任务处理架构,每个任务都可以对等的访问所有内存,外设等,而如今在ARM系列CPU上,多采用NUMA架构,它将CPU核分了几个组,给每个组的CPU core分配了对应的内存和外设,CPU访问对应的内存和外设时速度最优,跨组访问时性能会降底一些。

随着硬件技术的持续发展,它们对一般应用的性能优化能力越来越强,同时对于服务器软件的开发,提出更高要求,要想达到极高的并发和性能,就需要充分利用当前硬件架构的特点,对它们进行压榨。那么,我们的应用至少也是要采用多任务架构,不管是多线程还是多进程的多任务架构,才可以充分利用硬件的资源,达到高效的处理能力。

当然多任务框架的采用,不仅仅是多线程的执行,需要对多任务下带来的问题进行处理,如任务执行返回值获取,任务间数据的传递,任务执行次序的协调;当然也不是任务越多处理越快,要避免线程过多导致操作系统夯住,也要防止任务空转过快导致CPU使用率飙高。

本专栏主要介绍使用多线程与多进程模型,如何搭建多任务的应用框架,同时对多任务下的数据通信,数据同步,任务控制,以及CPU core与任务绑定等相关知识的分享,让大家在实际开发中轻松构建自已的多任务程序。

概述

在线程运行的过程中,会有一些线程私有的数据,在退出时需要线程自己来清理,或者在线程退出时,需要通知其它线程。在实际线程运行时,对于正常预期的退出,我们可以添加代码进行处理,但是对于线程异常处理部分,有些异常需要线程立即退出,这些地方我们很难预期。

如何在线程退出时,自动调用我们定义的清理函数呢?

线程库的设计者已经早早就考虑到了这一点,设计了退出清理回调函数的栈,线程退出时按压入栈的次序,依次从栈顶弹出回调函数执行。下面我们来看它们的详细使用方法。

接口说明

void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void*), void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);
  • 参数说明
    routine, 用户定义的清理函数;
    arg, 用户定义的清理函数的入参;
    execute, 是否要执行弹出的清理函数;取值为0时,不执行;大于0,执行;

使用说明

清理回调机制的使用分为两个阶段;

  • 装载清理函数

在线程开始阶段,将定义的清理函数压入栈,当有多个清理函数时,压栈的顺序需要用户自定义,尽量与资源申请的顺序保持一致,避免清理顺序错位;

需要注意的是,该步骤最好在没有错误发生,或者资源申请之前。

  • 清理函数执行

在线程处理完成后,对清理函数弹出栈,在弹出栈的同时,还可以选择是否执行相应的清理函数;如果是正常执行,可能已经释放了相关资源。

当异常发生时,线程会提前退出,此时用户没有机会操作清理函数栈,也没有机会选择清理函数是否需要执行;在这种清况下,线程库会自动从栈中依次弹出清理函数,并且默认都会执行。

下面我们用两个线程来模拟正常退出和异常提前退出的情况。

示例代码

/* * created by senllang 2023/12/24 * mail : study@senllang.onaliyun.com * Copyright (C) 2023-2023, senllang*/
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>#define THREAD_NAME_LEN 32
typedef struct ThreadData
{char threadName[THREAD_NAME_LEN];unsigned long threadId;
}ThreadData;__thread ThreadData *pthreadData = NULL;void threadCleanUp(void* arg)
{char *str = (char *)arg;if(pthreadData != NULL){printf("[%lu][%s]cleanup process (%s)\n", pthreadData->threadId, pthreadData->threadName, str);free(pthreadData);pthreadData = NULL;}else {printf("[%lu] no work will be doing (%s). \n", pthread_self(), str);}return;
}void* thr1Func(void* arg)
{char *parg = (char *)arg;pthreadData = (ThreadData *)malloc(sizeof(ThreadData));memset(pthreadData, sizeof(ThreadData), 0x00);strncpy(pthreadData->threadName, parg, THREAD_NAME_LEN);pthreadData->threadId = pthread_self();pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"first handler");pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"second handler");printf("[%lu][%s]cleanup process push completed. \n", pthreadData->threadId, pthreadData->threadName);/* cleanup process will not be running. */pthread_cleanup_pop(1);pthread_cleanup_pop(1);return NULL;
}void* thr2Func(void* arg)
{int ret = 2;char *parg = (char *)arg;pthreadData = (ThreadData *)malloc(sizeof(ThreadData));memset(pthreadData, sizeof(ThreadData), 0x00);strncpy(pthreadData->threadName, parg, THREAD_NAME_LEN);pthreadData->threadId = pthread_self();pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"first handler");pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"second handler");printf("[%lu][%s]cleanup process push completed. \n", pthreadData->threadId, pthreadData->threadName);/* make a error, exiting */if(ret == 2)pthread_exit(&ret);pthread_cleanup_pop(0);pthread_cleanup_pop(0);
}int main(int argc, char* argv[])
{int err;pthread_t	tid1, tid2, tid3;void	*ret;err = pthread_create(&tid1, NULL, thr1Func, "thread 1");if(0 != err)perror("can't create thread 1");err = pthread_create(&tid2, NULL, thr2Func, "thread 2");if(0 != err)perror("can't create thread 2");pthread_join(tid1, &ret);pthread_join(tid2, &ret);return 0;
}

总共创建两个线程,每个线程都有一个本地数据的指针,在线程运行时动态申请内存;为每个线程压入了两个清理函数;

  • 线程一正常退出,选择执行清理函数
  • 线程二模拟出错时,异常提前退出,而在正常退出时,我们选择不执行清理函数;

执行结果

[senllang@hatch example_05]$ make
gcc  -I./ -DTEST_PRO -lpthread -g -c cleanupThreads.c
gcc  -I./ -DTEST_PRO -lpthread -g cleanupThreads.o -o hatch-0-01
[senllang@hatch example_05]$ ./hatch-0-01 
[140455969638144][thread 2]cleanup process push completed. 
[140455978030848][thread 1]cleanup process push completed. 
[140455978030848][thread 1]cleanup process (second handler)
[140455978030848] no work will be doing (first handler). 
[140455969638144][thread 2]cleanup process (second handler)
[140455969638144] no work will be doing (first handler).

从结果可以看到,线程一退出时,两个清理函数都执行了。
线程二异常退出时,两个清理函数也都执行了,虽然我们在退出时选择不执行清理函数,但是系统在异常时自动弹出并默认执行了所有清理函数;

总结

线程退出时的清理函数栈,在实际应用程序代码设计时,会让代码运行的更加健壮,让多线程下,不论是异常退出还是正常退出,都有机会来对线程中用户资源的清理。

本文所涉及的代码已经上传到工程hatchCode, 在multipleThreads/example_05目录下,请大家点star,后续文章的代码也会上传到此工程。

结尾

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作者邮箱:study@senllang.onaliyun.com
如有错误或者疏漏欢迎指出,互相学习。

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