Tuesday, July 04, 2000

The Thread Class Library for Linux

在設計應用程式時,一些需要並行處理(concurrent processing)的功能,已經很少人使用中斷(interrupt)的方法解決,也不必再自行利用一個輪詢迴圈(Round-robin loop)來達到並行的效果──因為現在作業系統的設計,都已經支援執行緒(thread)了。一個程式可以透過許多執行緒達到並行處理的作用。

一個執行緒的產生,是在應用程式開始執行之後,而執行緒所能運用的系統資源是應用程式可用資源的子集;在應用程式結束前,執行緒就要被銷毀。因為執行緒是應用程式執行時的一個子功能,程式結束後,執行緒就沒有存在的必要。

Linux 作業系統核心提供了 clone() 這個 system call 來支援 thread 的功能。此外, Linux 的共用函式庫中,也利用了 clone() 來實作了 POSIX thread, PThread 標準的 C 語言 thread 應用程式介面。不過在現在到處充斥著物件的後 OO 時代裡,一個傳統 functional 的 C Language API 似乎顯得有些礙手。

這個類別庫(classes' library)主要目的是利用一個 C++ Thread Classes Library ,來提供一個容易使用的物件式介面(object interface),以方便日後在 Linux 系統下開發多執行緒的程式。

“一個具體的問題描述是與一千個尚未運用的抽象觀念等值的”,所以接下來,就先描述一下我們要的 Thread 是長成怎麼樣的:

一個多執行緒類別庫要考量的功能最基本的當然就是要能做好執行緒的內部管理,舉凡執行緒的識別、出生、狀態、行為和死亡等都要照料妥當。

如果執行緒之間要作通訊(communication),當然也要提供一個通訊的管道(channel);此外,還要考慮到執行緒共用資源時所可能引發的同步(synchronization)問題和避免因互相等待而產生的死鎖(dead-lock)問題。

為了方便多個執行緒的管理,還可以提供執行緒分組的功能,分成一個個的 Thread Group,以方便整組一起操作。

當然,在更完備的功能設計下,每個執行緒和執行緒群組還可以設定個別的執行優先權(priority)。並納入凍結(blocked)後的執行排班(scheduling)設計。

※完整的說明請參閱:

  1. Linux 系統 MultiThread 類別庫設計
  2. Linux 系統 MultiThread MMS 類別庫設計
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