Linux 多執行緒同步與互斥

在linux的多執行緒同步與互斥中，主要提供了訊號量的同步方式，以及互斥鎖和條件變數等訪問共享資源的方式。

訊號量主要用於執行緒間的同步操作，兩個執行緒協同完成一件事情，在乙個執行緒完成乙個動作後，該需要通知另外乙個執行緒，進行相應的操作。

1.1 需要包含的標頭檔案

#include

static sem_t g_***_sem;

/* sem :傳入的訊號量變數 
pshared :是否多個執行緒共享,傳0即可
value :訊號量的初始值，如果是二值訊號量則傳入1，普通訊號量直接傳0
*/ int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value);

//等待和釋放 

int sem_wait(sem_t *sem); 
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
int sem_post(sem_t *sem);

sem_trywait()函式每呼叫一次，其值就會減1，當值等於0時，將返回-1,不等待

sem_timedwait()最多等待的絕對時間，超時返回-1.

sem_post()函式每呼叫一次，其值就會加1.

超時等待毫秒的訊號量獲取函式如下：

摘自網友：

int sem_timedwait_millsecs(sem_t *sem, long msecs)

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);

static sem_t g_sem;

static int value = 0;
sem_getvalue(&g_sem,&value);
printf("sem value = %d\r\n",value);

2.1 需要包含的標頭檔案

#include

//靜態定義乙個互斥鎖

pthread_mutex_t mutex = pthread_mutex_initializer;
//動態建立乙個互斥鎖
/* restrict_mutex : 傳入的互斥鎖
restrict_attr ： 互斥鎖的屬性，使用預設屬性，直接傳null即可
返回值：0---成功
*/int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict_mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict_attr)

//加鎖

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
//解鎖
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

2.4 互斥鎖的銷毀

pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

2.5 總結

1.對於多執行緒訪問共享資源時，請務必使用鎖

2.訪問前加鎖，訪問完畢後，務必要解鎖

3.加解鎖的時間要盡量的短(即訪問共享資源的時間要短)

4.如果涉及到巢狀鎖，需要按照一定的順序加鎖，然後按照相反的順序解鎖。

通常情況下，在多執行緒程式設計中僅僅使用互斥鎖來完成互斥是可以滿足需求的，但是在一些特殊的場合，卻是不夠用的。

如：假設有兩個執行緒，t1和t2，在這兩個執行緒裡面需要迴圈對乙個共享變數sum進行自增操作，這種情況下，僅僅用互斥鎖就可以保證操作正確完成，偽**如下所示

void *thread_1_2_handler(void *parameter)

}

void *thread_3_handler(void *parameter)

else}}

1.sum的值在大多數的情況下不會到達100，對於t3的**來說，大多數都是走的else流程，即加鎖–啥都不敢–解鎖–休眠，浪費了cpu的處理時間。

2.為了節省cpu的時間，t3在sum的值沒有到達100的時候，會休眠一段時間，這樣意味著t3的響應速度將會下降，如果程式足夠快的情況下，可能在sum到達200的時候，t3才會執行清0操作。

時間和效率出現了矛盾，而條件變數恰恰是解決這個問題的最好方法。【示例**在文末】

3.1 條件變數初始化

//靜態

pthread_cond_t cond = pthread_cond_initializer;
//動態
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict_cond,const pthread_condattr_t *restrict_attr);

//等待

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict_cond,pthread_mutex_t *restrict_mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict_cond,pthread_mutex_t *restrict_mutex,
const struct timespec *restrict_abstime);
//通知
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

當另外乙個執行緒修改了某引數可能使得條件變數所關聯的條件變為真時，它應該通知乙個或者多個等待在條件變數等待佇列中的執行緒。

如例子中的sum>100即為條件。

所以在t1和t2執行緒中如果判斷該條件為真，則呼叫pthread_cond_signal()函式來通知t3執行緒

t3執行緒一直在等待這個訊息。

3.3 條件變數銷毀

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

#include #include #include #include static int sum = 0;

static pthread_mutex_t g_sum_mutex = pthread_mutex_initializer;
static pthread_cond_t g_sum_ready_cond = pthread_cond_initializer;
static void *thread_1_2_handler(void *parameter)
usleep(1);//主動讓出cpu,不然會出現乙個執行緒執行結束，另乙個執行緒才會執行
}return null;
}static void *thread_3_handler(void *parameter)
sum = 0;
printf("thread_%d:clear sum value!\r\n",(long) parameter);
pthread_mutex_unlock(&g_sum_mutex);
return null;
}int main(int argc,char *ar**)
pthread_create(&thread_id[2],null,thread_3_handler,(void *)3);
for(i = 0; i < 3; i ++)
return 0;
}

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