99-再議 pthread_cancel

線上程建立與終止中就曾提到過 pthread_cancel 函數，它是用來終止指定的線程的，就好像線程自己調用了 pthread_exit(PTHREAD_CANCEL) 一樣。不過，在那個時候并未讨論調用 pthread_cancel 後線程什麼時候終止。

本文主要目的就是驗證 pthread_cancel 的退出時機。

下面的幾個程式，線上程中編寫了計算密集型程式（一個很大的循環），循環執行完畢後，列印該循環消耗的時間。接下來，又列印了一行。

如果 cannot be canceled 列印出來，表明線程并未被取消。

1. 實驗

1.1 代碼

// cancel.c
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>

void* fun(void *arg) {
  int i, j, start;
  start = time(0);
  for (i = 0; i < 1000; ++i) {
    for (j = 0; j < 1000000; ++j);
  }   
  printf("finished, consume %ld s\n", time(0) - start);
  printf("cannot be canceled\n");
  return NULL;
}

int main() {
  pthread_t tid;
  pthread_create(&tid, NULL, fun, NULL);
  pthread_cancel(tid);
  puts("cancel thread");
  pthread_join(tid, NULL);
  return 0;
}      

1.2 運作結果及分析

圖1 實驗 1 結果

從圖 1 中可以看到，當主線程發出取消請求後，線程并未立即停止，而是一直等到列印了 finished, consume 4 s 才停止。

1.3 取消點

出現圖 1 中的結果，原因在于 pthread_cancel 在預設情況下，隻是通知線程，至于線程什麼時候會取消，隻有在遇到了取消點（把它想象成某個函數）的時候才會停止。在密集計算的循環中，并沒有調用任何取消點函數。

當執行第一個 printf 函數時，線程退出了，說明在 printf 的調用鍊中，肯定有一個步驟調用了取消點函數。實際上，printf 在底層是調用了 write 接口，write 函數中存在取消點。

有很多函數都有取消點，具體可參考 apue 一書中的第 12 章——線程控制。

如果一直沒有機會調用包含取消點的函數，那就意味着線程即使收到了“取消信号”也不會退出。這時候可以顯示的線上程内部調用 ​

​void pthread_testcancel(void)​

​ 進行測試，如果真的收到了“取消信号”，則退出。

2. 預設取消和異步取消

有一種辦法，可以讓線程還沒到達取消點的時候直接退出。這時候需要将線程設定為異步取消的方式。具體方法為線上程内部調用下面的函數：

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);      

其中，type 的值如下：

• ​

  ​PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS​

  ​
• ​

  ​PTHREAD_CANCEL_DEFERRED​

  ​

預設情況下，線程取消方式為預設值——​

​PTHREAD_CANCEL_DEFERRED​

​​。要想讓線程收到“取消信号”後立即退出，需要将 type 設定為 ​

​PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS​

​.

2.1 代碼

// asyncancel.c
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>

void* fun(void *arg) {
  int i, j, start, oldtype;
  pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, &oldtype);
  start = time(0);
  for (i = 0; i < 1000; ++i) {
    for (j = 0; j < 1000000; ++j);
  }   
  printf("finished, consume %ld s\n", time(0) - start);
  printf("cannot be canceled\n");
  return NULL;
}

int main() {
  pthread_t tid;
  pthread_create(&tid, NULL, fun, NULL);
  sleep(1);
  pthread_cancel(tid);
  puts("cancel thread");
  pthread_join(tid, NULL);
  return 0;
}      

2.2 運作結果

圖2 異步取消

從圖 2 可以看到，printf 函數還未執行，或者說還沒遇到取消點，線程就退出了。

3. 禁止取消

有些線程不是你想取消就取消的。就算你發送了 pthread_cancel 通知了，它也不會退出。除非它自己想退出了。

這時候，可以線上程函數中禁止取消。下面的函數可以實作此功能：

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);      

其中，state 可以為下面的值：

• ​

  ​PTHREAD_CANCEL_ENABLE​

  ​
• ​

  ​PTHREAD_CANCEL_DISABLE​

  ​

預設情況下，state 的值為 ​

​PTHREAD_CANCEL_ENABLE​

​​，即可以被取消。如果将 state 設定為 ​

​PTHREAD_CANCEL_DISABLE​

​，則線程是無法被取消的。

3.1 代碼

// disablecancel.c
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>

void* fun(void *arg) {
  int i, j, start, oldstate;
  pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, &oldstate);
  start = time(0);
  for (i = 0; i < 1000; ++i) {
    for (j = 0; j < 1000000; ++j);
  }   
  printf("finished, consume %ld s\n", time(0) - start);
  printf("cannot be canceled\n");
  return NULL;
}

int main() {
  pthread_t tid;
  pthread_create(&tid, NULL, fun, NULL);
  pthread_cancel(tid);
  puts("cancel thread");
  pthread_join(tid, NULL);
  return 0;
}      

3.2 運作結果

圖3 将線程設定為禁用取消狀态

4. 總結

• 了解取消點的概念
• 掌握異步取消
• 掌握禁用取消