執行緒 程序通訊再總結

2021-08-04 07:37:31 字數 3263 閱讀 2097

下面這個部分摘抄自網上,謝謝貢獻的作者。 管道

( pipe)

:管道是一種半雙工的通訊方式,資料只能單向流動,而且只能在具有親緣關係的程序間使用。程序的親緣關係通常是指父子程序關係。

有名管道

(namedpipe)

:有名管道也是半雙工的通訊方式,但是它允許無親緣關係程序間的通訊。

訊號量(semophore)

:訊號量是乙個計數器,可以用來控制多個程序對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制,防止某程序正在訪問共享資源時,其他程序也訪問該資源。因此,主要作為程序間以及同一程序內不同執行緒之間的同步手段。

訊息佇列

(messagequeue )

:訊息佇列是由訊息的鍊錶,存放在核心中並由訊息佇列識別符號標識。訊息佇列克服了訊號傳遞資訊少、管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點。

訊號(sinal )

:訊號是一種比較複雜的通訊方式,用於通知接收程序某個事件已經發生。

共享記憶體

(sharedmemory )

:共享記憶體就是對映一段能被其他程序所訪問的記憶體,這段共享記憶體由乙個程序建立,但多個程序都可以訪問。共享記憶體是最快的

ipc方式,它是針對其他程序間通訊方式執行效率低而專門設計的。它往往與其他通訊機制,如訊號量,配合使用,來實現程序間的同步和通訊。

套接字(socket)

:套解口也是一種程序間通訊機制,與其他通訊機制不同的是,它可用於不同及其間的程序通訊。

這段摘自:

另ftok()函式講解:共享記憶體,訊息佇列,訊號量它們三個都是找乙個中間介質,來進行通訊的,這種介質多的是。就是怎麼區分出來,就像唯一乙個身份證來區分人一樣。你隨便來乙個就行,就是因為這。只要唯一就行,就想起來了檔案的裝置編號和節點,它是唯一的,但是直接用它來作識別好像不太好,不過可以用它來產生乙個號。ftok()就出場了。ftok函式具體形式如下: key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

其中引數fname是指定的檔名,這個檔案必須是存在的而且可以訪問的。id是子序號,它是乙個8bit的整數。即範圍是0~255。當函式執行成功,則會返回key_t鍵值,否則返回-1。在一般的unix中,通常是將檔案的索引節點取出,然後在前面加上子序號就得到key_t的值。

有關該函式的三個常見問題:

1.pathname是目錄還是檔案的具體路徑,是否可以隨便設定

2.pathname指定的目錄或檔案的許可權是否有要求

3.proj_id是否可以隨便設定,有什麼限制條件

解答:1、ftok根據路徑名,提取檔案資訊,再根據這些檔案資訊及project id合成key,該路徑可以隨便設定。 

2、該路徑是必須存在的,ftok只是根據檔案inode在系統內的唯一性來取乙個數值,和檔案的許可權無關。 

3、proj_id是可以根據自己的約定,隨意設定。這個數字,有的稱之為project id; 在unix系統上,它的取值是1到255;

鎖機制:包括互斥鎖、條件變數、讀寫鎖

*互斥鎖提供了以排他方式防止資料結構被併發修改的方法。

*讀寫鎖允許多個執行緒同時讀共享資料,而對寫操作是互斥的。

*條件變數可以以原子的方式阻塞程序,直到某個特定條件為真為止。對條件的測試是在互斥鎖的保護下進行的。條件變數始終與互斥鎖一起使用。

訊號量機制

(semaphore)

:包括無名執行緒訊號量和命名執行緒訊號量

訊號機制

(signal)

:類似程序間的訊號處理

執行緒間的通訊目的主要是用於執行緒同步,所以執行緒沒有像程序通訊中的用於資料交換的通訊機制。

條件變數使我們可以睡眠等待某種

條件出現。當執行緒發現被鎖定的變數不滿足條件時會自動的釋放鎖並把自身置於等待狀態,讓出cpu的控制權給其它執行緒。其它執行緒此時就有機會去進行操作,當修改完成後再通知那些由於條件不滿足而陷入等待狀態的執行緒。這是一種通知模型的同步方式,大大的節省了cpu的計算資源,減少了執行緒之間的競爭,而且提高了執行緒之間的系統工作的效率。這種同步方式就是條件變數。

mutex體現的是一種競爭,我離開了,通知你進來。

cond體現的是一種協作,我準備好了,通知你開始吧。

互斥鎖乙個明顯的缺點是他只有兩種狀態:鎖定和非鎖定。而條件變數通過允許執行緒阻塞和等待另乙個執行緒傳送訊號的方法彌補了互斥鎖的不足,他常和互斥鎖一起使用。使用時,條件變數被用來阻塞乙個執行緒,當條件不滿足時,執行緒會先被阻塞,然後解開互斥鎖,等待條件變數發生變化。一旦其他的某個執行緒改變了條件變數,會發出乙個signal通知相應的條件變數喚醒乙個或多個正被此條件變數阻塞的執行緒。這些執行緒將重新鎖定互斥鎖並重新測試條件是否滿足。一般說來,條件變數被用來進行執行緒間的同步。

條件變數都用互斥鎖進行保護,條件變數狀態的改變都應該先鎖住互斥鎖,pthread_cond_wait()需要傳入乙個已經加鎖的互斥鎖,該函式把呼叫執行緒加入等待條件的呼叫列表中,然後釋放互斥鎖,在條件滿足從而離開pthread_cond_wait()時,mutex將被重新加鎖,這兩個函式是原子操作。可以消除條件發生和執行緒睡眠等待條件發生間的時間間隙。其他執行緒在獲得互斥量之前不會察覺到這種改變,因為必須鎖定互斥量才能計算條件。

總而言之,為了避免因條件判斷語句與其後的正文或wait語句之間的間隙而產生的漏判或誤判,所以用乙個mutex來保證: 對於某個cond的包括(判斷,修改)在內的任何有關操作某一時刻只有乙個執行緒在訪問。也就是說條件變數本身就是乙個競爭資源,這個資源的作用是對其後程式正文的執行權,於是用乙個鎖來保護。這樣就關閉了條件檢查和執行緒進入休眠狀態等待條件改變這兩個操作之間的時間通道,這樣執行緒就不會有任何變化。

訊號量不一定是鎖定某乙個資源,而是流程上的概念,比如:有a,b兩個執行緒,b執行緒要等a執行緒完成某一任務以後再進行自己下面的步驟,這個任務並不一定是鎖定某一資源,還可以是進行一些計算或者資料處理之類。而執行緒互斥量則是「鎖住某一資源」的概念,在鎖定期間內,其他執行緒無法對被保護的資料進行操作。在有些情況下兩者可以互換。

訊號量: 只要訊號量的value大於0,其他執行緒就可以sem_wait成功,成功後訊號量的value減一。若value值不大於0,則sem_wait阻塞,直到sem_post釋放後value值加一

互斥鎖: 只要被鎖住,其他任何執行緒都不可以訪問被保護的資源

互斥:是指某一資源同時只允許乙個訪問者對其進行訪問,具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序,即訪問是無序的。

同步:是指在互斥的基礎上(大多數情況),通過其它機制實現訪問者對資源的有序訪問。在大多數情況下,同步已經實現了互斥,特別是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數情況是指可以允許多個訪問者同時訪問資源。

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