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面试题:C语言线程池中线程生命周期管理之基础

在Linux C语言线程池模型中,简述线程从创建到销毁整个生命周期可能经历的几个主要阶段,并说明每个阶段一般需要完成哪些基本操作。
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编程语言C

知识考点

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面试题答案

一键面试
  1. 线程创建阶段
    • 操作
      • 调用pthread_create函数,传递线程函数指针、线程属性(可设为NULL使用默认属性)以及传递给线程函数的参数。此函数用于创建一个新的线程,新线程开始执行指定的线程函数。例如:
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void* thread_function(void* arg) {
    printf("Thread is running\n");
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    int ret = pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL);
    if (ret != 0) {
        printf("Failed to create thread\n");
        return 1;
    }
    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}
  1. 线程初始化阶段
    • 操作
      • 线程开始执行线程函数,可能会初始化一些局部变量,为后续工作做准备。比如,若线程需要处理特定的数据结构,可能在此阶段对该数据结构进行初始化。例如,如果线程要处理链表,可能会初始化链表头指针等操作。
  2. 任务执行阶段
    • 操作
      • 从任务队列中获取任务。在线程池模型中,通常有一个共享的任务队列,线程会从这个队列中取出任务。例如,在生产者 - 消费者模型的线程池中,消费者线程(即线程池中的线程)从任务队列(共享缓冲区)中取出任务。
      • 执行任务逻辑。线程执行具体的业务逻辑,这可能涉及到文件操作、网络通信、数据计算等各种操作。例如,若任务是处理一个文件中的数据,线程会打开文件,读取数据,进行相应的计算或处理,然后可能关闭文件。
  3. 任务等待阶段
    • 操作
      • 当任务队列为空时,线程进入等待状态。一般通过条件变量(pthread_cond_t)和互斥锁(pthread_mutex_t)配合来实现。线程先获取互斥锁,然后调用pthread_cond_wait函数,该函数会释放互斥锁并使线程进入等待状态,直到有新任务加入任务队列并通过pthread_cond_signalpthread_cond_broadcast唤醒。例如:
pthread_mutex_lock(&mutex);
while (task_queue_is_empty) {
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
}
// 有任务了,获取任务
pthread_mutex_unlock(&mutex);
  1. 线程销毁阶段
    • 操作
      • 线程收到退出信号(如线程池关闭信号)。这可能是通过共享变量或者特定的通信机制通知线程。
      • 清理资源。线程释放其使用的所有资源,如文件描述符、动态分配的内存等。例如,若线程打开了文件,需要在此阶段关闭文件描述符;若线程使用malloc分配了内存,需要使用free释放。
      • 调用pthread_exit函数退出线程。此函数用于终止当前线程的执行,并可返回一个指针供其他线程(如主线程调用pthread_join时)获取线程的退出状态。例如:
void* thread_function(void* arg) {
    // 线程逻辑
    pthread_exit(NULL);
}

若在线程池中,主线程可能会调用pthread_join等待所有线程完成任务后再销毁线程池资源,pthread_join用于阻塞调用线程,直到指定线程终止。