分离式与可连接的 POSIX 线程

Question

我一直在使用C语言中的pthread库创建和加入线程。

1. 什么情况下应该一开始就将线程设置为分离状态？相对于可连接线程，它是否提供任何性能优势？

2. 在默认情况下可连接线程上不执行pthread_join()是合法的吗？或者这样的线程是否应该在pthread_exit()前总是使用detach()函数？

- user191776

Answer 1

1. 使用 pthread_join()时，如果您知道不想等待线程，则创建一个分离线程。其唯一的性能优势是，当一个分离线程终止时，它的资源可以立即释放，而无需等待线程被加入（joined）才能释放资源。

2. 不加入可加入的线程是“合法的”，但通常不建议这样做，因为（如前所述）资源不会在线程被加入之前被释放。如果您不加入线程，它们将无限期地保留（直到程序退出）。

- Jonathan Leffler

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疑问：在分离的线程中，如果主线程在分离线程完成之前执行完毕会怎样？我认为这将终止进程并杀死所有线程。那么，在什么情况下使用分离线程呢？因为我必须确保分离线程已经完成执行。 - Ajax

@Ajax：根据经验，如果主线程完成，则程序退出并终止线程。至少在Mac OS X（10.10.1 Yosemite）上似乎是这种行为。我在POSIX文档中找不到任何指示其他线程会继续运行的内容，即使调用了exit()、_exit()或_Exit()。如果主线程执行pthread_exit()，则其他线程确实有机会完成。 - Jonathan Leffler

另外一点：可分离线程适用于当您已经有其他轮询机制时；您可以使用相同的轮询机制来检查结果状态，以便知道线程是否完成。这是一个“它准备好了吗？如果是，就使用它”的情况。 - Engineer

我可以在线程退出之前调用pthread_detach以避免内存泄漏，如果我忘记调用pthread_join吗？ - Antonio Petricca

@DareDevil：是的，但是……你应该分离线程，因为你不需要知道线程的返回状态，也不需要知道它是否已经完成，而不是因为你可能会忘记加入它。一旦你分离了线程，就不能尝试加入线程。 - Jonathan Leffler

Answer 2

什么时候应该一开始就创建一个分离线程？

只要应用程序不关心该线程何时完成并且不关心线程的返回值（线程可以通过pthread_exit向其他线程/应用程序传递值）。

例如，在客户端-服务器应用程序模型中，服务器可能会创建一个新线程以处理每个请求。但是，服务器本身不关心线程的线程返回值。在这种情况下，创建分离线程是有意义的。

服务器唯一需要确保的是当前正在处理的请求已完成。它可以通过退出主线程而不退出整个程序/应用程序来实现这一点。当进程中的最后一个线程退出时，应用程序/程序将自然退出。

伪代码如下：

/* A server application */

void process(void *arg)
{
    /* Detach self. */
    pthread_detach(pthread_self());
    
    /* process a client request. */
    
    pthread_exit(NULL);
}

int main(void)
{

    while (not_done) {
        pthread_t t_id;
        errno = pthread_create(&t_id, NULL, process, NULL);
        if (errno) perror("pthread_create:");
    }

    /* There may be pending requests at this point. */
    
    /* Just exit the main thread - not the whole program - so that remaining
       requests that may still be processed can continue. */
    pthread_exit(NULL);
}

另一个示例可能是守护程序或记录器线程，它会在应用程序运行期间定期记录一些信息。

相对于可加入的线程，它是否提供任何性能优势？

就性能而言，在可加入的线程和分离的线程之间没有区别。唯一的区别是使用分离的线程时，其资源（如线程堆栈和任何关联的堆内存等等——这些“资源”是特定于实现的）。

在默认情况下可以不对可加入的线程进行 pthread_join() 操作吗？

是的，可以不加入线程而合法。pthread_join 是一个方便函数，除非需要，否则无需使用。但请注意，创建的线程默认为可加入的线程。

需要加入的一个示例是当线程执行被分割成“片段”的工作时。在这种情况下，您需要在继续之前检查所有线程完成。 任务农场并行 就是一个很好的例子。

或者在pthread_exit()之前，这样的线程是否总是应该使用detach()函数？

不必要。但通常您希望在创建时决定您想要一个可加入（joinable）还是分离（detached）的线程。

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请注意，虽然可以通过使用调用pthread_attr_setdetachstate并设置属性PTHREAD_CREATE_DETACHED来创建可分离的线程，但线程可以在任何时候决定自行分离，例如使用pthread_detach(pthread_self())。另外，具有另一个线程的线程 ID（pthread_t）的线程可以使用pthread_detach(thread_id);进行分离。

- P.P

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“退出主线程”和“退出整个程序/应用程序”的区别是什么？ - Yd Ahhrk

@YdAhhrk 从主线程调用pthread_exit只会退出该线程，如果还有其他线程在运行，则进程将继续运行。这就是我所说的“退出主线程”的意思。另一方面，从任何线程调用exit将退出整个进程/应用程序，例如。 - P.P