线程（二）

线程同步：
1、为什么要同步？
      首先我们回忆一下设计线程的初衷：共享资源，提高资源利用率。那么
问题就来了，如果第一个线程在执行一些操作后想要检查当前的错误状态
errno，但在它检查之前，另一个线程却修改了errno,这样是不正确的。
出现上述问题有两个原因：
  (1) errno是线程之间共享的全局变量；
  (2) 线程之间的相对执行顺序不确定。
      当多个控制线程共享相同的内存，需要确保每个线程看到一致的数据视图。
如果每个线程使用的变量都是其他线程不会读取或修改的，那么就不会存在一
致性的问题。所以，就需要就这些线程进行同步，以确保它们在访问变量的存
储内容时不会访问到无效的数值。
 2、同步：
      多进程或多线程访问临界资源时，必须进行同步控制，多进程或多线程并不是
 完全的并行运行，有可能主线程需要等待函数线程的某些条件的发生。多线程的临
 界资源为多线程之间共享的资源，如下图说明：
 一般情况下线程共享和独享资源的划分：
 
3、线程同步的控制方式
  (1) 信号量：信号量不仅可以作为一个通信原语，还可以作为一个同步原语和锁。
 

#include<semaphore.h>int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value);   //获取/*sem:一个指向信号量对象的指针；   pshared:标记在多进程之间的线程能否共用；   value:信号量初始值，一般不支持赋值；   返回值：成功返回0；失败返回-1； */ int sem_wait(sem_t *sem);     //P操作 int sem_post(sem_t *sem);     //V操作 int sem_destroy(sem_t *sem);   //删除

semaphore其实就是一个计数器，其值为当前累积的信号数量，它支持以下两个操作。
P操作：
  1） 将信号量的值增加一；
  2） 线程继续往下执行；
V操作：
  1） 判断信号量的取值是否大于等于1；
  2） 如果是，将信号量的值剪去1，继续往下执行；
  3） 否则，在该信号量上等待（线程被挂起）；
注：虽然这里P操作和V操作分了几个步骤，但这些步骤是一组原子操作，它们之间
       是不能分开的。
      
(2) 互斥锁：本质就是一把锁，完全控制临界资源，如果一个线程完成加锁操作，则
                    其他线程无法再完成加锁，也就无法对临界资源进行访问，即完成同步
                    控制。                

#include<pthread.h>//初始化：要用默认的属性初始化互斥量，只需把attr设置为NULL；int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t  *mutex,pthread_mutex_attr_t *attr);//加锁：对互斥量进行加锁，如果以上锁，调用线程将阻塞直到互斥量被解锁；int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);//解锁：成功返回0，失败返回错误编号；int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *mutex);//释放：成功返回0，失败返回错误编号；int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

注：如果线程不希望被阻塞，它可以使用pthread_mutex_trylock尝试对互斥量
       进行加锁。如果调用pthread_mutex_trylock时互斥量处于未加锁状态，那么
       pthread_mutex_trylock将锁住互斥量，不会出现阻塞并返回0；否则
       pthread_mutex_trylock就会失败，不能锁住互斥量，而返回EBUSY.

(3) 条件变量：
           条件变量给多个线程提供了一个会合的场所。条件变量与互斥量一起使用
      时，允许线程以无竞争的方式等到特定的条件发生。
           条件本身是由互斥量保护的。线程在改变条件状态前必须先锁住互斥量，其
      他线程在获得互斥量之前不会察觉到这种改变，因为必须锁定互斥量以后才能计
      算条件。
     

#include<pthread.h>/*条件变量使用前必须先初始化，pthread_cond_t数据类型代表的条件变量可以用   两种方式进行初始化，可以把常量PTHREAD_COND_INITIALIZER赋给静态分配   的条件变量，而动态分配的条件变量可以用pthread_cond_init函数进行初始化。 */int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,                        pthread_cond_t *restrict attr);  //attr可以设置为NULL/*在释放底层的内存空间之前，可以使用pthread_mutex_destroy函数对条件变量   进行去初始化。*/ int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);//两者的返回值都是：成功返回0，失败返回错误编号；

使用pthread_cond_wait等待条件变为真，如果在给定的时间内条件不能满足，那么
会生成一个代表出错码的返回变量。
传递给pthread_cond_wait的互斥量对条件进行保护，调用者把锁住的互斥量传给函
数。函数把调用线程放到等待条件的线程列表上，然后对互斥量解锁，这两个操作是
原子操作。pthread_cond_wait返回时，互斥量再次被锁住。

#include<pthread.h>int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,                                      pthread_mutex_t *restrict  mutex); int  pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *restrict cond,                                              pthread_mutex_t *restrict  mutex,                                              const struct timespec *restrict timeout);   //timeout值指定了等待时间；   //两者返回值都是：成功返回0；返回错误编号；

有两个函数可以用于通知线程条件已经满足。pthread_cond_signal函数将唤醒
等待该条件的某个线程。而pthread_cond_broadcast数将唤醒等待该条件的所
有线程。