Linux线程同步
来源:互联网 发布:中国工控网软件下载 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 10:47
linux提供多种方式处理线程同步问题,最常用的是互斥锁、条件变量和信号量.
互斥锁
通过锁机制实现线程同步,只有获得锁的线程才能执行
初始化锁,在linux下线程的互斥数据类型为
pthread_mutex_t
,在使用前需要进行初始化
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,在对共享资源访问时,需要对互斥量加锁,如果互斥量已经被加锁,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,在完成对共享资源的访问后,需要释放锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
销毁锁,锁在使用完后,需要销毁以释放资源
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
可以用互斥锁解决主线程和子线程的打印问题
#include <iostream>#include <string.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <semaphore.h>using namespace std;char* xwl = "xiewenlong";char* zdg = "zhangdaoguang";pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* print(void* arg){ pthread_mutex_lock(&mutex); char* name = (char*)arg; while(*name != '\0'){ printf("%c",*name); name++; Sleep(10); } pthread_mutex_unlock(&mutex); return (void*)0;}int main(){ pthread_t t; if(!pthread_create(&t,NULL,print,xwl)){ printf("%s\n","Create thread success!"); }else{ printf("%s\n","Create thread failed!"); } print(zdg); pthread_join(t,NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0;}
该互斥锁等价于java中的lock
条件变量
前面介绍的互斥锁只是实现线程的同步,但多数情况下还需要线程的协作. 通常互斥锁和条件变量同时使用,条件变量包括条件和变量两部分,条件是由互斥量保护的,线程在改变条件状态时要先锁住互斥量. 条件变量主要有两个操作:线程等待条件成立而挂起;线程发出条件成立的信号,唤醒等待在该变量上的其他线程.
- 初始化条件变量,静态初始化和动态初始化
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIER;int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
- 等待条件成立,释放互斥锁,阻塞当前线程直到条件成立
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);
- 唤醒其他等待线程
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);//唤醒所有等待线程
- 销毁条件变量
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
利用条件变量解决生产者/消费者问题
#include <iostream>#include <string.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <semaphore.h>using namespace std;pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;struct node{ int num; struct node* next;}*head=NULL;void cleanup_handler(void* arg){ printf("Clean up of thread!\n"); free(arg); pthread_mutex_unlock(&mtx);}void* take(void* arg){ struct node* p = NULL; pthread_cleanup_push(cleanup_handler,p); for(int i=0; i<10; i++){ pthread_mutex_lock(&mtx); while(head == NULL){ pthread_cond_wait(&cond,&mtx); } p = head; head = head->next; printf("get %d\n",p->num); free(p); pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mtx); } pthread_cleanup_pop(0); return (void*)0;}void* put(void* arg){ struct node* p = (struct node*)arg; pthread_cleanup_push(cleanup_handler,p); for(int i=0; i<10; i++){ pthread_mutex_lock(&mtx); while(head != NULL){ pthread_cond_wait(&cond,&mtx); } p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); p->num = i; p->next = NULL; head = p; printf("put %d\n",i); pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mtx); } pthread_cleanup_pop(0); return (void *)0;}int main(){ pthread_t c, p; pthread_create(&c,NULL,take,NULL); pthread_create(&p,NULL,put,NULL); //pthread_cancel(c); pthread_join(c,NULL); pthread_join(p,NULL); pthread_mutex_destroy(&mtx); pthread_cond_destroy(&cond); return 0;}
条件变量等价于java中wait和notify
信号量
前面介绍的互斥锁和条件变量允许单个线程执行互斥的代码,若想若干线程同时执行,可以使用信号量来保证同步.
- 信号量初始化
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
- 等待信号量,阻塞当前线程,直到信号量改变为非零值,并做减法
int sem_wait(sem_t *sem);
- 释放信号量,给信号量做加法,并通知其他等待线程
int sem_post(sem_t *sem);
- 销毁信号量
int sem_destroy(sem_t *sem);
利用信号量实现两个线程轮流执行
#include <iostream>#include <string.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <semaphore.h>using namespace std;sem_t has, em;void* take(void* arg){ for(int i=0; i<10; i++){ sem_wait(&has); printf("take element..\n"); sem_post(&em); } return (void*)0;}void* put(void* arg){ for(int i=0; i<10; i++){ sem_wait(&em); printf("put element..\n"); sem_post(&has); } return (void*)0;}int main(){ sem_init(&has,0,0); sem_init(&em,0,1); pthread_t c, p; pthread_create(&c,NULL,take,NULL); pthread_create(&p,NULL,put,NULL); pthread_join(c,NULL); pthread_join(p,NULL); sem_destroy(&has); sem_destroy(&em); return 0;}
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