Linux线程3种同步方法
2016-10-02 20:28
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一、互斥锁(mutex)
通过锁机制实现线程间的同步。初始化锁。在Linux下,线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t。在使用前,要对它进行初始化。
静态分配:pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
动态分配:int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);
加锁。对共享资源的访问,要对互斥量进行加锁,如果互斥量已经上了锁,调用线程会阻塞,直到互斥量被解锁。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
解锁。在完成了对共享资源的访问后,要对互斥量进行解锁。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
销毁锁。锁在是使用完成后,需要进行销毁以释放资源。
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
#include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<string.h> #include<semaphore.h> /* * 实现i++功能 * * */ sem_t sem; int i=0; void couta(){ while(1){ sem_wait(&sem); i++; printf("%d ",i); sem_post(&sem); } } void coutb(){ while(1){ sem_wait(&sem); i++; printf("%d ",i); sem_post(&sem); } } void init(){ sem_init(&sem,0,1); } int main(int argc,char**argv){ pthread_t ta,tb; init(); pthread_create(&ta,NULL,couta,0); pthread_create(&tb,NULL,coutb,0); pthread_join(ta,NULL); pthread_join(tb,NULL); sem_destroy(&sem); return 0; }
二、条件变量(cond)
互斥锁不同,条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程,直到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用。条件变量分为两部分: 条件和变量。条件本身是由互斥量保护的。线程在改变条件状态前先要锁住互斥量。条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制,主要包括两个动作:一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起;另一个线程使"条件成立"(给出条件成立信号)。条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。如果一个条件为假,一个线程自动阻塞,并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件,它发信号给关联的条件变量,唤醒一个或多个等待它的线程,重新获得互斥锁,重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存,条件变量可以被用来实现这两进程间的线程同步。初始化条件变量。
静态态初始化,pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIER;
动态初始化,int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
等待条件成立。释放锁,同时阻塞等待条件变量为真才行。timewait()设置等待时间,仍未signal,返回ETIMEOUT(加锁保证只有一个线程wait)
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime);
激活条件变量。pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast(激活所有等待线程)
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有线程的阻塞
清除条件变量。无线程等待,否则返回EBUSY
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
#include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<string.h> #include<time.h> #include"pthread.h" /* * * 输出a b a b a b ... */ pthread_cond_t aout; pthread_cond_t bout; pthread_mutex_t lock; void init(){ pthread_mutex_init(&lock,NULL); pthread_cond_init(&aout,NULL); pthread_cond_init(&bout,NULL); } void couta(){ while(1){ pthread_mutex_lock(&lock); printf("a "); pthread_cond_signal(&bout); pthread_cond_wait(&aout,&lock); pthread_mutex_unlock(&lock); } } void coutb(){ while(1){ pthread_mutex_lock(&lock); printf("b "); pthread_cond_signal(&aout); pthread_cond_wait(&bout,&lock); pthread_mutex_unlock(&lock); } } int main(int argc,char**argv){ init(); pthread_t ta,tb; pthread_create(&ta,NULL,couta,0); pthread_create(&tb,NULL,coutb,0); pthread_join(ta,NULL); pthread_join(tb,NULL); pthread_mutex_destroy(&lock); pthread_cond_destroy(&aout); pthread_cond_destroy(&bout); return 0; }
三、信号量(sem)
如同进程一样,线程也可以通过信号量来实现通信,虽然是轻量级的。信号量函数的名字都以"sem_"打头。线程使用的基本信号量函数有四个。信号量初始化。
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
这是对由sem指定的信号量进行初始化,设置好它的共享选项(linux 只支持为0,即表示它是当前进程的局部信号量),然后给它一个初始值VALUE。
等待信号量。给信号量减1,然后等待直到信号量的值大于0。
int sem_wait(sem_t *sem);
释放信号量。信号量值加1。并通知其他等待线程。
int sem_post(sem_t *sem);
销毁信号量。我们用完信号量后都它进行清理。归还占有的一切资源。
int sem_destroy(sem_t *sem);
#include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<string.h> #include<semaphore.h> /* * 实现i++功能 * * */ sem_t sem; int i=0; void couta(){ while(1){ sem_wait(&sem); i++; printf("%d ",i); sem_post(&sem); } } void coutb(){ while(1){ sem_wait(&sem); i++; printf("%d ",i); sem_post(&sem); } } void init(){ sem_init(&sem,0,1); } int main(int argc,char**argv){ pthread_t ta,tb; init(); pthread_create(&ta,NULL,couta,0); pthread_create(&tb,NULL,coutb,0); pthread_join(ta,NULL); pthread_join(tb,NULL); sem_destroy(&sem); return 0; }
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