15-多线程互斥和同步

注意：与进程区分开来。
线程同步：多个线程按照先后顺序执行，就像是排了队列一样，一个一个来；
线程互斥：多个线程对同个资源操作，为了保证被访问资源的原子性（一次只能有一个线程使用资源），所以要互斥。

一、什么是多线程

 *  线程就是“轻量级”的进程。 *  线程与创建它的进程共享代码段，数据段。 *  线程拥有自己独立的栈

二、多线程函数

（转）所谓最简单的多线程编程，就是通过pthread_create，pthread_join，pthread_exit 3个api实现线程的创建与终止，而创建的线程只做些简单的工作，如printf一些文字信息。
使用pthread_create，pthread_join，pthread_exit 进行多线程编程的模型如下图所示：

1. pthread_create

//原型：int pthread_create(pthread_t * thread, const pthread_attr_t * attr, void * (*start_routine)(void *), void *arg) /** @function ：按照给定的线程属性attr，在一个进程（process）里创建一个新的线程（thread） * @param attr： *     如果attr为NULL，则内部使用默认的属性创建线程。如果在创建线程之后修改attr，则不会对已经创建的线程产生作用。 * @param thread： *     创建线程成功后，将thread id存储在thread里，返回给调用者。否则thrad的值是未定义的。 * @param start_routine： *     线程创建成功后，开始执行线程的入口函数start_routine。 * @param arg： *     调用者通过arg指定线程入口函数start_routine专用的参数指针。 * @return ： *     0 创建成功返回0 *     EAGAIN 超出了系统限制，如创建的线程太多，一个进程最多创建线程个数PTHREAD_THREADS_MAX。 *     EINVAL attr 的值无效 * @note pthread_create创建线程后，线程入口函数即开始执行，不需要显示控制start_routine开始执行。 *     如果确实需要将此过程分为create和start2步来控制start_routine稍后执行， *     start_routine可以通过等待一个条件变量（condition variable）进行同步的方式实现。 * Compile and link with -pthread.例如：gcc -lphread*/ 

1. pthread_exit
   /**
   
   • @function void pthread_exit(void *status)
   • 终止调用者线程，
   • @param status：
   • 通过status设置退出状态，与pthread_join配对使用
   • @return ：
   • 无返回值，也不返回到其调用方。
   • @note
   • 如果调用线程尚未分离，则线程ID 和status 指定的退出状态将保持不变，直到应用程序调用pthread_join() 以等待该线程。
   • 否则，将忽略status。线程ID 可以立即回收。
     */
2. pthread_join
   /**
   
   • @function int pthread_join(pthread_t thread, void **status);
   • 等待thread线程终止
   • 如果thread指代的线程还没有终止，将导致调用线程挂起，直到thread指代的线程终止为止。
   • @param thread：
   • 所等待的的终止线程
   • @param status：
   • 如果status的值不等于NULL，那么它的值是通过pthread_exit传递过来的。
   • @return ：
   • 0 线程已经终止
   • ESRCH 多个线程不能等待同一个线程完成，否则仅有一个线程会成功完成。其他线程将终止，并返回ESRCH 错误。
   • EINVAL 一般表示thread是无效的参数
   • EDEADLK 检查到死锁状态
   • @note
   • 如果调用线程尚未分离，则线程ID 和status 指定的退出状态将保持不变，直到应用程序调用pthread_join() 以等待该线程。
   • 否则，将忽略status。线程ID 可以立即回收。
     */

三、多线程互斥：

1. 线程的互斥函数有：     1. 互斥函数的初始化：pthread_mutex_init（）；     2. 互斥函数的锁定函数pthread_mutex_lock（）；     3. 互斥函数的解锁函数pthread_mutex_unlock（）；     4. 互斥函数的销毁函数pthread_mutex_destroy（）。

四、多线程同步：

1.  初始化    * pthread_cond_t cond_ready=PTHREAD_COND_INITIALIZER;2. 等待条件成熟    * pthread_cond_wait(&cond_ready, &mut);3. 设置条件成熟    * pthread_cond_signal(&cond_ready);

五、代码

/** Filename : pthread.c* Date     : 2017-04-24* Author   : Chen-nan* Description: 这个程序是测试线程的互斥访问的。即：多个线程同时对一个资源进行访问时候，为了保证所操作资源的原子性，一次只能一个线程访问。* */* #include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>pthread_t pthread[2] ;int count = 0 ;pthread_mutex_t mutex ;/*线程A的函数*/void * funa( ) {    int i = 0 ;    for( i=0 ; i<10 ; ++i ) {        pthread_mutex_lock(  &mutex ) ;        ++count ;        printf( "chen is  : %d \n" , count ) ;        pthread_mutex_unlock(  &mutex ) ;    }    pthread_exit(NULL) ;} /*线程B的函数*/void * funb( ) {    int i = 0 ;    for( i=0 ; i<5 ; ++i ) {        pthread_mutex_lock(  &mutex ) ;        ++count ;        printf( "nan is  : %d \n" , count ) ;        pthread_mutex_unlock(  &mutex ) ;    }    pthread_exit(NULL) ;}int  main ( int argc , char **argv ) {    pthread_mutex_init( &mutex , NULL ) ;    /*创建线程A*/    pthread_create( &pthread[0] , NULL , funa , NULL ) ;    /*创建线程B*/    pthread_create( &pthread[1] , NULL , funb , NULL ) ;    /*等待线程A完成*/    pthread_join( pthread[0] , NULL ) ;    /*等待线程B完成*/    pthread_join( pthread[1] , NULL ) ;    return 0 ;}

/** Filename : pthread.c* Date     : 2017-04-24* Author   : Chen-nan* Description: 这个程序是测试线程的同步访问的。即：多个线程按照一定顺序先后执行。* */#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>pthread_t pthread[2] ;int count = 0 ;pthread_mutex_t mutex ;/*创建条件变量，其实就是创建一个信号，通过发送信号，唤醒其他进程。*/pthread_cond_t flag=PTHREAD_COND_INITIALIZER;/*线程A的函数*/void * funa( ) {    int i = 0 ;    for( i=0 ; i<10 ; ++i ) {        pthread_mutex_lock(  &mutex ) ;        ++count ;        printf( "chen is  : %d \n" , count ) ;        pthread_mutex_unlock(  &mutex ) ;        if( 10==count ) {            printf( "--------chen is finish .-------------\n")  ;            /*条件成熟，发送条件变量（信号）通过其他进程可以开工了*/            pthread_cond_signal(  &flag ) ;        }    }    pthread_exit(NULL) ;} /*线程B的函数*/void * funb( ) {    int i = 0 ;    pthread_mutex_lock(  &mutex ) ;    if( 10>count ) {    /*判断当前条件是否可以执行，不行就挂起等待。直到有其他线程发送信号为止。这个函数包含了一个互斥锁，进入挂起状态时会解锁（所以前面有一个互斥锁的锁定），当收到信号后就会加上互斥锁（所以后边要解锁）。*/        pthread_cond_wait( &flag  , &mutex ) ;     }     for( i=0 ; i<5 ; ++i ) {        ++count ;        printf( "nan is  : %d \n" , count ) ;        pthread_mutex_unlock(  &mutex ) ;    }    pthread_exit(NULL) ;}int  main ( int argc , char **argv ) {    pthread_mutex_init( &mutex , NULL ) ;    /*创建线程A*/    pthread_create( &pthread[0] , NULL , funa , NULL ) ;    /*创建线程B*/    pthread_create( &pthread[1] , NULL , funb , NULL ) ;    /*等待线程A完成*/    pthread_join( pthread[0] , NULL ) ;    /*等待线程B完成*/    pthread_join( pthread[1] , NULL ) ;    return 0 ;}