多余的线程只会使程序的复杂性增加，出错的可能性也随之增加。设计程序时要遵循简单、高效、安全的原则，如果用单线程能够很好的完成任务，那么一定不要用多线程。
2)分析多线程需要共享的数据。
在多线程程序中常常需要共享一些数据，通常是一些全局变量，如果数据量很大可能需要开辟共享内存区。
3) 根据共享数据的特点选择需要的保护机制。
多个线程需要写操作的变量可以用互斥体保护，经常需要读操作而很少进行写操作的可以用读/写锁保护等。
4) 分析工作线程需要访问资源。
工作线程可能需要访问硬件，等待硬件响应、可能需要访问某一数据库、也可能不访问任何资源只是进行一些计算等等。这时需要考虑相应的同步机制，可以用条件变量结合互斥体，也可以用更为简单的sleepon锁。
5)进行线程的清理工作。
线程完成工作后可能会自动退出，也可能会阻塞在某处，甚至工作线程还没完成工作的时候主线程已经退出，造成整个进程的结束，使程序失败。有多种方法可以完成线程的清理工作，可以让主线程调用pthread_join()函数清理工作线程，可以用屏障同步机制清理，也可以用条件变量来完成清理工作。
3.2多线程程序的基本结构
多线程编程的结构有很多种，但基本的编程结构总结起来有三种：流水线结构、工作组结构、客户端/服务器结构。这三种结构可以以任意方式组合，来满足实际工程的需求。
1) 流水线结构
在流水线结构中，需要处理的“数据”串行地被一组线程顺序处理，每个线程依次在每个数据元素上执行一个特定的操作，完成操作后将结果传递给流水线中的下一个线程。如图1所示。
2) 工作组结构
在工作组结构中，数据有一组线程分别独立地处理，每个线程处理不同的部分。由于所有的工作线程在不同的数据部分上执行相同的操作，这种模式通常被称为SIMD（单指令多数据流）并行处理。但是工作组中的线程可以不使用SIMD模型，他们可以在不同的数据上执行不同的操作。工作组结构是多线程程序应用较多的一种结构。如图2所示
图2 工作组结构
3) 客户端/服务器结构
在客户/服务器结构中，客户请求服务器对一组数据执行某个操作。客户端独立地执行操作，而客户端或者等待服务器执行的结果，或者并行执行另外的任务，在后面需要时在查找结果。这种结构又是一种对某些公共资源同步管理的简单方式。如图3
4 QNX Neutrino内核对于线程功能的扩展
具有Neutrino内核的QNX6操作系统对线程的功能进行了扩展，提供了一些POSIX标准没有提供的功能。
1）POSIX标准规定使用互斥体的线程必须在同一进程内，作为扩展QNX支持在不同进程中的线程使用互斥体。如果在两个进程间创建一块共享内存，并在内存中初始化一个互斥体，那么两个进程之间的线程可以用这个互斥体来进行同步操作，这是POSIX做不到的。
2） QNX操作系统还提出了一种独特的“线程池”概念。当程序需要很多线程同时工作时，利用“线程池”可以将线程的个数限定在一定的范围内。“高水位”、“低水位”的概念分别对应着程序中的最大线程数和最小线程数。当程序中线程数目小于“低水位”时，“线程池”会自动创建新的线程进行工作，当线程数目大于“高水位”时，“线程池”会“清除”多于的线程，以防止溢出。这样程序将始终保持着一定数量的线程在工作，“线程池”特别适用客户端/服务器结构，可以很好地保护服务器的资源。QNX提供了专门的程序库来管理“线程池”头文件是
5 QNX系统下实用编译方法
笔者编制了QNX环境下的通用Makefile，用于编译多线程程序，当然也适用于单线程程序的编译，而这个Makefile稍加改动便可以用于LINUX/UNIX系统中，笔者在RedHat Linux7下试验通过。用法，首先将此Makefile 和所要编译的c/c++程序（支持多个c/c++程序）/头文件放置于一个目录中，在终端上键入make，此Makefile将自动把所有相关源代码连接编译成名为go的可执行文件，要运行编译好的程序，只需在终端上键入./go便可。在终端上键入make clean将把所有的编译产生的临时文件删除，只留下原始文件和make文件，在终端上键入make depend将检查文件的依赖性，源代码如下：
EXECUTABLE=go
LINKCC=$(CC)
#如果用于LINUX/UNIX系统，要求安装可移植线程库，并装入下列函数库
#LIBS=-lm –lpthread -lsocket
#如果用于QNX系统装入下面的函数库
LIBS=-lm –lsocket
#如果编译c++程序将下面gcc改为g++
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
CXX=g++
CXXFLAGS=$(CFLAGS)
SRCS:=$(wildCard *.c) $(wildcard *.cc) $(wildcard *.C)
OBJS:=$(patsubst %.c,%.o,$(wildcard *.c))
$(patsubst %.cc,%.o,$(wildcard *.cc))
$(patsubst %.C,%.o,$(wildcard *.C))
DEPS:=$(patsubst %.o,%.d,$(OBJS))
all:$(EXECUTABLE)
$(EXECUTABLE):$(DEPS) $(OBJS)
$(LINKCC) $(LDFLAGS) -o $(EXECUTABLE) $(OBJS) $(LIBS)
%.d:%.c
$(CC) -M $(CPPFLAGS) $< >$@
$(CC) -M $(CPPFLAGS) $< |sed s/.o/.d/>$@
%.d:%.cc
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< >$@
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< |sed s/.o/.d/>$@
%.d:%.C
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< >$@
$(CXX) -M $(CPPFLAGS) $< |sed s/.o/.d/>$@
clean:
-rm $(OBJS) $(EXECUTABLE) $(DEPS)
# -rm ./*.* 如果有一些临时的记录文件无法自动去掉加在这里
depend: $(DEPS)
@echo "Dependencies are now up-to-date."
6 总结
QNX实时操作系统的实时性很好，上下文切换时间、中断延时都非常微小，本身提供了对于多线程技术的强大支持，如果在QNX下使用多线程编程技术来解决大型并发多任务系统的控制调度，其优势是很大的，前景也是很广阔的。
本文关键字：多线程 嵌入式系统-技术，单片机-工控设备 - 嵌入式系统-技术
