淺談Linux中線程同步的方法有哪些

今天，我將討論有關Linux的文章：線程同步方法是什么? 現(xiàn)在我將簡要介紹Linux：什么是線程同步方法? 希望這對大家有幫助。

Linux下實現(xiàn)線程同步的三種方法：

一、互斥鎖(mutex)

通過鎖機制實現(xiàn)線程間的同步。

1、初始化鎖。在Linux下，線程的互斥量數(shù)據類型是pthread_mutex_t。在使用前，要對它進行初始化。

靜態(tài)分配：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

動態(tài)分配：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex， const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);

2、加鎖。對共享資源的訪問，要對互斥量進行加鎖，如果互斥量已經上了鎖，調用線程會阻塞，直到互斥量被解鎖。

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

3、解鎖。在完成了對共享資源的訪問后，要對互斥量進行解鎖。

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

4、銷毀鎖。鎖在是使用完成后，需要進行銷毀以釋放資源。

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);

#include

#include

#include

#include

#include "iostream"

using namespace std;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int tmp;

void* thread(void *arg)

{

cout << "thread id is " << pthread_self() << endl;

pthread_mutex_lock(&mutex);

tmp = 12;

cout << "Now a is " << tmp << endl;

pthread_mutex_unlock(&mutex);

return NULL;

}

int main()

{

pthread_t id;

cout << "main thread id is " << pthread_self() << endl;

tmp = 3;

cout << "In main func tmp = " << tmp << endl;

if (!pthread_create(&id, NULL, thread, NULL))

{

cout << "Create thread success!" << endl;

}

else

{

cout << "Create thread failed!" << endl;

}

pthread_join(id, NULL);

pthread_mutex_destroy(&mutex);

return 0;

}

//編譯：g++ -o thread testthread.cpp -lpthread

復制代碼

二、條件變量(cond)

與互斥鎖不同，條件變量是用來等待而不是用來上鎖的。條件變量用來自動阻塞一個線程，直到某特殊情況發(fā)生為止。通常條件變量和互斥鎖同時使用。條件變量分為兩部分： 條件和變量。條件本身是由互斥量保護的。線程在改變條件狀態(tài)前先要鎖住互斥量。條件變量使我們可以睡眠等待某種條件出現(xiàn)。條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制，主要包括兩個動作：一個線程等待“條件變量的條件成立”而掛起;另一個線程使“條件成立”(給出條件成立信號)。條件的檢測是在互斥鎖的保護下進行的。如果一個條件為假，一個線程自動阻塞，并釋放等待狀態(tài)改變的互斥鎖。如果另一個線程改變了條件，它發(fā)信號給關聯(lián)的條件變量，喚醒一個或多個等待它的線程，重新獲得互斥鎖，重新評價條件。如果兩進程共享可讀寫的內存，條件變量可以被用來實現(xiàn)這兩進程間的線程同步。

1、初始化條件變量。

靜態(tài)態(tài)初始化，pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIER;

動態(tài)初始化，int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond， pthread_condattr_t *cond_attr);

2、等待條件成立。釋放鎖，同時阻塞等待條件變量為真才行。timewait()設置等待時間，仍未signal，返回ETIMEOUT(加鎖保證只有一個線程wait)

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);

4、激活條件變量。pthread_cond_signal，pthread_cond_broadcast(激活所有等待線程)

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有線程的阻塞

5、清除條件變量。無線程等待，否則返回EBUSY

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

[cpp] view plain copy

#include

#include

#include "stdlib.h"

#include "unistd.h"

pthread_mutex_t mutex;

pthread_cond_t cond;

void hander(void *arg)

{

free(arg);

(void)pthread_mutex_unlock(&mutex);

}

void *thread1(void *arg)

{

pthread_cleanup_push(hander, &mutex);

while(1)

{

printf("thread1 is running\n");

pthread_mutex_lock(&mutex);

pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

printf("thread1 applied the condition\n");

pthread_mutex_unlock(&mutex);

sleep(4);

}

pthread_cleanup_pop(0);

}

void *thread2(void *arg)

{

while(1)

{

printf("thread2 is running\n");

pthread_mutex_lock(&mutex);

pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

printf("thread2 applied the condition\n");

pthread_mutex_unlock(&mutex);

sleep(1);

}

}

int main()

{

pthread_t thid1,thid2;

printf("condition variable study!\n");

pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

pthread_cond_init(&cond, NULL);

pthread_create(&thid1, NULL, thread1, NULL);

pthread_create(&thid2, NULL, thread2, NULL);

sleep(1);

do

{

pthread_cond_signal(&cond);

}while(1);

sleep(20);

pthread_exit(0);

return 0;

}

復制代碼

#include

#include

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

struct node

{

int n_number;

struct node *n_next;

}*head = NULL;

static void cleanup_handler(void *arg)

{

printf("Cleanup handler of second thread./n");

free(arg);

(void)pthread_mutex_unlock(&mtx);

}

static void *thread_func(void *arg)

{

struct node *p = NULL;

pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);

while (1)

{

//這個mutex主要是用來保證pthread_cond_wait的并發(fā)性

pthread_mutex_lock(&mtx);

while (head == NULL)

{

//這個while要特別說明一下，單個pthread_cond_wait功能很完善，為何

//這里要有一個while (head == NULL)呢?因為pthread_cond_wait里的線

//程可能會被意外喚醒，如果這個時候head != NULL，則不是我們想要的情況。

//這個時候，應該讓線程繼續(xù)進入pthread_cond_wait

// pthread_cond_wait會先解除之前的pthread_mutex_lock鎖定的mtx，

//然后阻塞在等待對列里休眠，直到再次被喚醒(大多數(shù)情況下是等待的條件成立

//而被喚醒，喚醒后，該進程會先鎖定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再讀取資源

//用這個流程是比較清楚的

pthread_cond_wait(&cond, &mtx);

p = head;

head = head->n_next;

printf("Got %d from front of queue/n", p->n_number);

free(p);

}

pthread_mutex_unlock(&mtx); //臨界區(qū)數(shù)據操作完畢，釋放互斥鎖

}

pthread_cleanup_pop(0);

return 0;

}

int main(void)

{

pthread_t tid;

int i;

struct node *p;

//子線程會一直等待資源，類似生產者和消費者，但是這里的消費者可以是多個消費者，而

//不僅僅支持普通的單個消費者，這個模型雖然簡單，但是很強大

pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);

sleep(1);

for (i = 0; i < 10; i++)

{

p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));

p->n_number = i;

pthread_mutex_lock(&mtx); //需要操作head這個臨界資源，先加鎖，

p->n_next = head;

head = p;

pthread_cond_signal(&cond);

pthread_mutex_unlock(&mtx); //解鎖

sleep(1);

}

printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n");

//關于pthread_cancel，有一點額外的說明，它是從外部終止子線程，子線程會在最近的取消點，退出

//線程，而在我們的代碼里，最近的取消點肯定就是pthread_cond_wait()了。

pthread_cancel(tid);

pthread_join(tid, NULL);

printf("All done -- exiting/n");

return 0;

}

復制代碼

三、信號量(sem)

如同進程一樣，線程也可以通過信號量來實現(xiàn)通信，雖然是輕量級的。信號量函數(shù)的名字都以“sem_”打頭。線程使用的基本信號量函數(shù)有四個。

1、信號量初始化。

int sem_init (sem_t *sem ， int pshared， unsigned int value);

這是對由sem指定的信號量進行初始化，設置好它的共享選項(linux 只支持為0，即表示它是當前進程的局部信號量)，然后給它一個初始值VALUE。

2、等待信號量。給信號量減1，然后等待直到信號量的值大于0。

int sem_wait(sem_t *sem);

3、釋放信號量。信號量值加1。并通知其他等待線程。

int sem_post(sem_t *sem);

4、銷毀信號量。我們用完信號量后都它進行清理。歸還占有的一切資源。

int sem_destroy(sem_t *sem);

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define return_if_fail(p) if((p) == 0){printf ("[%s]:func error!/n", __func__);return;}

typedef struct _PrivInfo

{

sem_t s1;

sem_t s2;

time_t end_time;

}PrivInfo;

static void info_init (PrivInfo* thiz);

static void info_destroy (PrivInfo* thiz);

static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz);

static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz);

int main (int argc, char** argv)

{

pthread_t pt_1 = 0;

pthread_t pt_2 = 0;

int ret = 0;

PrivInfo* thiz = NULL;

thiz = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo));

if (thiz == NULL)

{

printf ("[%s]: Failed to malloc priv./n");

return -1;

}

info_init (thiz);

ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, thiz);

if (ret != 0)

{

perror ("pthread_1_create:");

}

ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, thiz);

if (ret != 0)

{

perror ("pthread_2_create:");

}

pthread_join (pt_1, NULL);

pthread_join (pt_2, NULL);

info_destroy (thiz);

return 0;

}

static void info_init (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);

thiz->end_time = time(NULL) + 10;

sem_init (&thiz->s1, 0, 1);

sem_init (&thiz->s2, 0, 0);

return;

}

static void info_destroy (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);

sem_destroy (&thiz->s1);

sem_destroy (&thiz->s2);

free (thiz);

thiz = NULL;

return;

}

static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail(thiz != NULL);

while (time(NULL) < thiz->end_time)

{

sem_wait (&thiz->s2);

printf ("pthread1: pthread1 get the lock./n");

sem_post (&thiz->s1);

printf ("pthread1: pthread1 unlock/n");

sleep (1);

}

return;

}

static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);

while (time (NULL) < thiz->end_time)

{

sem_wait (&thiz->s1);

printf ("pthread2: pthread2 get the unlock./n");

sem_post (&thiz->s2);

printf ("pthread2: pthread2 unlock./n");

sleep (1);

}

return;

}

復制代碼

相信通過Linux：線程同步的方法有哪些?這篇文章能幫到你，在和好朋友分享的時候，也歡迎感興趣小伙伴們一起來探討。