线程取消安全问题

• 线程取消是一种请求终止另一个线程执行的机制
• 类似于进程的信号机制，但是专门用于线程间通信

intpthread_cancel(pthread_tthread);// 发送取消请求

重要：pthread_cancel()只是发送请求，线程是否终止、何时终止取决于线程自身的取消设置

线程取消的两个维度

取消状态（State）

• 是否接受取消请求

intpthread_setcancelstate(intstate,int*oldstate);

• state可以是以下两个值之一：
  • PTHREAD_CANCEL_ENABLE：接受取消请求（默认）
  • PTHREAD_CANCEL_DISABLE：拒绝取消请求
• oldstate:
  • 指向一个 int 类型变量的指针，用于保存线程之前的取消状态
  • 如果不需要保存旧状态，可以将其设置为NULL

取消类型（Type）

• 如何响应取消请求

intpthread_setcanceltype(inttype,int*oldtype);

• type是两个值之一：
  • PTHREAD_CANCEL_DEFERRED：推迟到取消点（默认）
  • PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS：立即响应（异步）
• oldtype和oldstate类似，它保存线程之前的取消类型，如果不需要保存旧类型，也是将其设置为NULL

推迟取消（DEFERRED）

• 安全，只在预定义的安全点检查取消

// 线程函数void*thread_func(void*arg){pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL);// 默认while(1){printf("Working...\n");// 取消点：检查取消请求// 如果在这里收到取消请求，会在printf处响应for(inti=0;i<1000000;i++);// 非取消点，不会响应}returnNULL;}

异步取消（ASYNCHRONOUS）

• 立即响应，但可能导致资源泄漏和死锁

void*thread_func(void*arg){pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);pthread_mutex_lock(&mutex);// 加锁glob++;// 修改共享数据// 可能在这里被立即取消！导致锁未释放！pthread_mutex_unlock(&mutex);// 可能永远执行不到returnNULL;}

取消点

• 取消点是线程检查是否有取消请求的特定位置
• 只有在这些位置，线程才会响应推迟的取消请求

作用

• 保证线程在安全的状态下被取消
• 避免资源泄漏和数据不一致

// 阻塞型系统调用：read(),write(),accept(),connect()sleep(),usleep(),nanosleep()pthread_cond_wait(),pthread_cond_timedwait()pthread_join(),sem_wait()// 标准I/O函数：printf(),scanf(),fgets(),fread()// 专门函数：pthread_testcancel()// 手动创建取消点

示例

void*thread_func(void*arg){for(inti=0;i<10;i++){printf("Running: %d\n",i);// printf是取消点// 如果没有取消点函数，线程不会检查取消请求for(longj=0;j<1000000000;j++);// 纯循环，不是取消点}returnNULL;}

清理函数

• 异步取消或在取消点被取消时，线程可能持有资源（锁、内存等）
• 清理函数确保这些资源被正确释放

函数接口

voidpthread_cleanup_push(void(*routine)(void*),void*arg);voidpthread_cleanup_pop(intexecute);

执行时机

voidcleanup(void*arg){printf("清理资源: %s\n",(char*)arg);}void*thread_func(void*arg){char*resource=malloc(100);pthread_cleanup_push(cleanup,resource);// 压入栈// 以下情况会执行清理函数：// 1. pthread_cancel() 取消线程// 2. pthread_exit() 线程主动退出// 3. pthread_cleanup_pop(1) 显式弹出并执行if(error){pthread_exit(NULL);// 执行清理函数}pthread_cleanup_pop(0);// 弹出但不执行（正常情况）free(resource);// 正常释放returnNULL;}

解决异步取消的死锁问题

• 问题：

void*thread_func(void*arg){pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);pthread_mutex_lock(&mutex);// 加锁glob++;// 可能在这里被取消！sleep(4);// 长时间操作pthread_mutex_unlock(&mutex);// 永远执行不到 → 死锁！returnNULL;}

• 解决方案：使用清理函数

voidunlock_mutex(void*arg){pthread_mutex_t*mutex=(pthread_mutex_t*)arg;pthread_mutex_unlock(mutex);printf("清理：解锁互斥量\n");}void*thread_func(void*arg){pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cleanup_push(unlock_mutex,&mutex);// 注册清理函数glob++;// 即使在这里被取消，清理函数也会执行sleep(4);pthread_cleanup_pop(1);// 弹出并执行清理函数（正常流程也执行）// pthread_mutex_unlock(&mutex); // 不再需要，清理函数已处理returnNULL;}

例程：5秒内取消线程的作业

问题：

// 线程函数没有取消点，即使发送取消请求也不会响应void*ThreadFunc(void*arg){intloops=*((int*)arg);for(intj=0;j<loops;j++){pthread_mutex_lock(&mutex);glob++;pthread_mutex_unlock(&mutex);// 没有取消点！}pthread_exit(NULL);}

解决方案1：添加取消点

void*ThreadFunc(void*arg){intloops=*((int*)arg);// 启用取消pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL);pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL);for(intj=0;j<loops;j++){pthread_mutex_lock(&mutex);glob++;pthread_mutex_unlock(&mutex);// 定期添加取消点if(j%1000==0){pthread_testcancel();// 手动创建取消点}}pthread_exit(NULL);}// 主线程：5秒后取消intmain(){// ... 创建线程sleep(5);pthread_cancel(tid1);pthread_cancel(tid2);// ...}

解决方案2：使用异步取消（需要清理函数）

voidcleanup_unlock(void*arg){pthread_mutex_unlock(&mutex);}void*ThreadFunc(void*arg){intloops=*((int*)arg);pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL);pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);for(intj=0;j<loops;j++){pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cleanup_push(cleanup_unlock,NULL);glob++;pthread_cleanup_pop(1);// 弹出并执行（正常流程）// 如果被取消，清理函数也会自动执行}pthread_exit(NULL);}