【linux 多线程并发】线程退出自动清理函数的使用，释放线程申请的资源，异常退出自动调用
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线程退出回调函数
专栏内容：
参天引擎内核架构
本专栏一起来聊聊参天引擎内核架构，以及如何实现多机的数据库节点的多读多写，与传统主备，MPP的区别，技术难点的分析，数据元数据同步，多主节点的情况下对故障容灾的支持。手写数据库toadb
本专栏主要介绍如何从零开发，开发的步骤，以及开发过程中的涉及的原理，遇到的问题等，让大家能跟上并且可以一起开发，让每个需要的人成为参与者。
本专栏会定期更新，对应的代码也会定期更新，每个阶段的代码会打上tag，方便阶段学习。
开源贡献：
前言
现代的CPU都是多core处理器，而且在intel处理器中每个core又可以多个processor，形成了多任务并行处理的硬件架构，在服务器端的处理器上架构又有一些不同，传统的采用SMP，也就是对称的多任务处理架构，每个任务都可以对等的访问所有内存，外设等，而如今在ARM系列CPU上，多采用NUMA架构，它将CPU核分了几个组，给每个组的CPU core分配了对应的内存和外设，CPU访问对应的内存和外设时速度最优，跨组访问时性能会降底一些。
随着硬件技术的持续发展，它们对一般应用的性能优化能力越来越强，同时对于服务器软件的开发，提出更高要求，要想达到极高的并发和性能，就需要充分利用当前硬件架构的特点，对它们进行压榨。那么，我们的应用至少也是要采用多任务架构，不管是多线程还是多进程的多任务架构，才可以充分利用硬件的资源，达到高效的处理能力。
当然多任务框架的采用，不仅仅是多线程的执行，需要对多任务下带来的问题进行处理，如任务执行返回值获取，任务间数据的传递，任务执行次序的协调；当然也不是任务越多处理越快，要避免线程过多导致操作系统夯住，也要防止任务空转过快导致CPU使用率飙高。
本专栏主要介绍使用多线程与多进程模型，如何搭建多任务的应用框架，同时对多任务下的数据通信，数据同步，任务控制，以及CPU core与任务绑定等相关知识的分享，让大家在实际开发中轻松构建自已的多任务程序。
概述
在线程运行的过程中，会有一些线程私有的数据，在退出时需要线程自己来清理，或者在线程退出时，需要通知其它线程。在实际线程运行时，对于正常预期的退出，我们可以添加代码进行处理，但是对于线程异常处理部分，有些异常需要线程立即退出，这些地方我们很难预期。
如何在线程退出时，自动调用我们定义的清理函数呢？
线程库的设计者已经早早就考虑到了这一点，设计了退出清理回调函数的栈，线程退出时按压入栈的次序，依次从栈顶弹出回调函数执行。下面我们来看它们的详细使用方法。
接口说明
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void*), void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);
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- 参数说明
routine, 用户定义的清理函数；
arg, 用户定义的清理函数的入参；
execute, 是否要执行弹出的清理函数；取值为0时，不执行；大于0，执行；
使用说明
清理回调机制的使用分为两个阶段；
- 装载清理函数
在线程开始阶段，将定义的清理函数压入栈，当有多个清理函数时，压栈的顺序需要用户自定义，尽量与资源申请的顺序保持一致，避免清理顺序错位；
需要注意的是，该步骤最好在没有错误发生，或者资源申请之前。
- 清理函数执行
在线程处理完成后，对清理函数弹出栈，在弹出栈的同时，还可以选择是否执行相应的清理函数；如果是正常执行，可能已经释放了相关资源。
当异常发生时，线程会提前退出，此时用户没有机会操作清理函数栈，也没有机会选择清理函数是否需要执行；在这种清况下，线程库会自动从栈中依次弹出清理函数，并且默认都会执行。
下面我们用两个线程来模拟正常退出和异常提前退出的情况。
示例代码
/*
* created by senllang 2023/12/24
* mail : study@senllang.onaliyun.com
* Copyright (C) 2023-2023, senllang
*/
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define THREAD_NAME_LEN 32
typedef struct ThreadData
{
char threadName[THREAD_NAME_LEN];
unsigned long threadId;
}ThreadData;
__thread ThreadData *pthreadData = NULL;
void threadCleanUp(void* arg)
{
char *str = (char *)arg;
if(pthreadData != NULL)
{
printf("[%lu][%s]cleanup process (%s)\n", pthreadData->threadId, pthreadData->threadName, str);
free(pthreadData);
pthreadData = NULL;
}
else
{
printf("[%lu] no work will be doing (%s). \n", pthread_self(), str);
}
return;
}
void* thr1Func(void* arg)
{
char *parg = (char *)arg;
pthreadData = (ThreadData *)malloc(sizeof(ThreadData));
memset(pthreadData, sizeof(ThreadData), 0x00);
strncpy(pthreadData->threadName, parg, THREAD_NAME_LEN);
pthreadData->threadId = pthread_self();
pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"first handler");
pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"second handler");
printf("[%lu][%s]cleanup process push completed. \n", pthreadData->threadId, pthreadData->threadName);
/* cleanup process will not be running. */
pthread_cleanup_pop(1);
pthread_cleanup_pop(1);
return NULL;
}
void* thr2Func(void* arg)
{
int ret = 2;
char *parg = (char *)arg;
pthreadData = (ThreadData *)malloc(sizeof(ThreadData));
memset(pthreadData, sizeof(ThreadData), 0x00);
strncpy(pthreadData->threadName, parg, THREAD_NAME_LEN);
pthreadData->threadId = pthread_self();
pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"first handler");
pthread_cleanup_push(threadCleanUp, (char*)"second handler");
printf("[%lu][%s]cleanup process push completed. \n", pthreadData->threadId, pthreadData->threadName);
/* make a error, exiting */
if(ret == 2)
pthread_exit(&ret);
pthread_cleanup_pop(0);
pthread_cleanup_pop(0);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int err;
pthread_t tid1, tid2, tid3;
void *ret;
err = pthread_create(&tid1, NULL, thr1Func, "thread 1");
if(0 != err)
perror("can't create thread 1");
err = pthread_create(&tid2, NULL, thr2Func, "thread 2");
if(0 != err)
perror("can't create thread 2");
pthread_join(tid1, &ret);
pthread_join(tid2, &ret);
return 0;
}
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总共创建两个线程，每个线程都有一个本地数据的指针，在线程运行时动态申请内存；为每个线程压入了两个清理函数；
- 线程一正常退出，选择执行清理函数
- 线程二模拟出错时，异常提前退出，而在正常退出时，我们选择不执行清理函数；
执行结果
[senllang@hatch example_05]$ make
gcc -I./ -DTEST_PRO -lpthread -g -c cleanupThreads.c
gcc -I./ -DTEST_PRO -lpthread -g cleanupThreads.o -o hatch-0-01
[senllang@hatch example_05]$ ./hatch-0-01
[140455969638144][thread 2]cleanup process push completed.
[140455978030848][thread 1]cleanup process push completed.
[140455978030848][thread 1]cleanup process (second handler)
[140455978030848] no work will be doing (first handler).
[140455969638144][thread 2]cleanup process (second handler)
[140455969638144] no work will be doing (first handler).
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从结果可以看到，线程一退出时，两个清理函数都执行了。
线程二异常退出时，两个清理函数也都执行了，虽然我们在退出时选择不执行清理函数，但是系统在异常时自动弹出并默认执行了所有清理函数；
总结
线程退出时的清理函数栈，在实际应用程序代码设计时，会让代码运行的更加健壮，让多线程下，不论是异常退出还是正常退出，都有机会来对线程中用户资源的清理。
本文所涉及的代码已经上传到工程hatchCode, 在multipleThreads/example_05目录下，请大家点star，后续文章的代码也会上传到此工程。
结尾
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作者邮箱：study@senllang.onaliyun.com
如有错误或者疏漏欢迎指出，互相学习。
