【中间件】brpc_基础_bthread头文件
bthread.h学习笔记
源码
1 概述
bthread.h 定义了一个用户级线程库,提供类似 POSIX 线程(pthread)的功能,但针对高并发和调度优化进行了扩展。支持线程管理、同步原语、中断机制、线程特定数据等功能,适用于需要高效协程管理的场景。
2 核心功能模块
2.1 线程创建与管理
- 启动模式:
- Urgent (
bthread_start_urgent
):立即切换至新线程,适合高优先级任务。 - Background (
bthread_start_background
):类似pthread_create
,启动后返回,新线程可能延迟执行。
- Urgent (
- 线程控制:
bthread_exit
:终止当前线程。bthread_join
:等待线程结束(所有线程默认可连接,但返回值固定为NULL
,需通过参数传递结果)。bthread_self
:获取当前线程 ID。bthread_yield
:主动让出 CPU(调度公平性可能不足)。
2.2 中断与停止
- 中断机制:
bthread_interrupt
:唤醒阻塞中的线程(如bthread_usleep
返回错误,bthread_cond_wait
唤醒)。bthread_stop
:设置停止标志并中断线程,需线程内部检查bthread_stopped
退出。
- 协作式退出:需用户代码主动检查停止标志,避免资源泄漏。
2.3 同步原语
- 互斥锁 (
bthread_mutex_*
):- 初始化时属性可能被忽略(建议传
NULL
)。 - 支持
trylock
、timedlock
。
- 初始化时属性可能被忽略(建议传
- 条件变量 (
bthread_cond_*
):- 需与互斥锁配合使用,支持超时等待 (
bthread_cond_timedwait
)。
- 需与互斥锁配合使用,支持超时等待 (
- 读写锁 (
bthread_rwlock_*
):- 支持读写分离锁,可配置偏好(读优先/写优先)。
- 信号量 (
bthread_sem_*
):- 提供
post_n
批量释放信号量。
- 提供
- 屏障 (
bthread_barrier_*
):- 多线程同步点,等待指定数量的线程到达。
2.4 线程特定数据 (TSD)
- key管理:
bthread_key_create
/bthread_key_delete
:创建/销毁键。bthread_setspecific
/bthread_getspecific
:设置/获取线程本地数据。
- 性能提示:短生命周期线程慎用 TSD,避免频繁分配键表。
2.5 调度与并发控制
- 并发度调整:
bthread_setconcurrency
:设置工作线程(底层 pthread)数量。- 按标签管理:
bthread_setconcurrency_by_tag
支持为不同任务类别分配独立并发度。
- CPU 时间统计:
bthread_cpu_clock_ns
:获取线程 CPU 时间(需启用bthread_enable_cpu_clock_stat
)。
2.6 工具函数
- 一次性初始化:
bthread_once
:确保初始化代码仅执行一次。
- 列表管理:
bthread_list_*
:批量管理线程(非线程安全,需外部同步)。
3 关键设计特点
-
协作式调度:
bthread_yield
和同步原语可能触发线程切换,但调度公平性有限,需避免长耗时操作独占 CPU。
-
轻量级中断:
- 通过标志位 + 中断唤醒协作退出,避免强制终止导致的资源问题。
-
高效同步:
- 同步原语可能基于用户态实现,减少内核切换开销(如信号量
post_n
批量操作)。
- 同步原语可能基于用户态实现,减少内核切换开销(如信号量
-
标签化并发:
- 允许不同任务类型(如计算密集型、I/O 密集型)使用独立并发度,优化资源利用。
4 使用注意事项
- 错误处理:函数返回
0
表示成功,错误码需通过返回值或errno
检查。 - 线程生命周期:短线程慎用 TSD,避免性能损耗。
- 中断兼容性:不同阻塞函数对中断的反应不同(如
bthread_usleep
返回ESTOP
,而bthread_mutex_lock
不受影响)。 - 资源回收:所有线程默认可连接,但需手动调用
bthread_join
确保资源释放。
5 示例场景
// 创建高优先级线程并等待
bthread_t tid;
bthread_start_urgent(&tid, NULL, my_func, my_args);
bthread_join(tid, NULL);// 使用条件变量同步
bthread_mutex_lock(&mutex);
while (!condition) {bthread_cond_wait(&cond, &mutex);
}
bthread_mutex_unlock(&mutex);// 中断处理
void* worker(void* arg) {while (!bthread_stopped(bthread_self())) {// 工作逻辑}return NULL;
}
bthread_stop(tid); // 触发退出
6 总结
bthread 提供了高性能的用户级线程管理,适用于需要细粒度并发控制的场景。开发者需结合其协作式调度、中断机制和同步原语特性,合理设计线程逻辑,以充分发挥其优势。
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