开发使用多线程过程中, 不可避免的会出现多个线程同时操作同一块共享资源, 当操作全部为读时, 不会出现未知结果, 一旦当某个线程操作中有写操作时, 就会出现数据不同步的事件.
而出现数据混乱的原因:
资源共享(独享资源则不会)
调试随机(对数据的访问会出现竞争)
线程间缺少必要的同步机制
以上三点, 前两点不能被改变. 欲提高效率, 传递数据, 资源必须共享. 只要资源共享, 就一定会出现线程间资源竞争, 只要存在竞争关系, 数据就会出现混乱.
所以只能从第三点着手, 使多个线程在访问共享资源的时候, 出现互斥.
线程同步:
指在一定的时间里只允许某一个进程访问某个资源,而在此时间内,不允许其它线程对该资源进行操作.
线程的同步机制:
互斥量(互斥锁)
读写锁
条件变量(需要配合互斥量(互斥锁)来使用)
信号量
前两章已经介绍完了互斥量(互斥锁)，读写锁，和条件变量， 本章来介绍重点的信号量
信号量又称进化版的互斥锁－－－－＞ 互斥锁只能同时有一个线程进行访问，而信号量可以同时有N个线程同时进行．
由于互斥锁的粒度比较大，如果我们希望在多个线程间结某一对象的部分数据进行共享，使用互斥锁是没有办法实现的，只能将整个数据对象锁住．这样虽然达到了多线程操作共享数据时保证数据正确性的目的，却无形之中导致线程的并发性下降．线程从并行执行，变成了串形执行．与直接使用单进程无异．
信号量，是相对折中的一种处理方式，既能保证同步，数据不混乱，又能提高线程并发性．
首先来看看条件变量所常用的函数：
sem_init(sem_t* sem, int pshared, unsigned int value);
作用：初始化一个信号量
参数1: sem信号量
参数2: pshared 取0用于线程间，取非0(一般为1)用于进程间
参数3: value 指定信号量的初值
sem_destroy(sem_t* sem);
作用：销毁一个信号量
参数: 指定一个已经初始化的sem信号量
sem_wait(sem_t* sem);
作用：给信号量加锁(对信号量的值作--操作，如果此时信号量的值已为0 阻塞等待)
参数：指定一个已经初始的sem信号量
sem_post(sem_t* sem);
作用：给信号量解锁(对信号量的值作++操作)
参数：指定一个已经初始的sem信号量
sem_trywait(sem_t* sem);
作用：尝试对信号量加锁(如果此时信号量的值已为0，立即返回．不会阻塞)
参数：指定一个已经初始的sem信号量
sem_timedwait(sem_t* sem, const struct timespec* abs_timeout);
作用：限定时间内对信号量尝试加锁(时间为当前绝对时间)
参数1: 指定一个已经初始化的sem信号量
参数2: 指定绝对时间 结构体如下struct timespec{
time_t tv_sec; //秒
long tv_nsec; //纳秒
};
案例：一个线程读用户输入，另一个线程打印"hello world"．如果用户无输入，则每隔5秒向屏幕打印一个"hello world"；如果用户有输入，则立即打印＂hello world＂到屏幕[思考]
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
sem_t sem; //全局信号量
void* thread_handler(void* agrs){
struct timespec tv = { time(NULL)+5, 0}; //初始化当前时间
while(1){
//定时获取信号量
sem_timedwait(&sem, &tv);
//如果用户有输入，立即打印, 否则5秒后打印
printf("hello world\n");
//重新设置绝对时间
tv.tv_sec = time(NULL)+5;
tv.tv_nsec = 0;
}
}
int main(int argc, char* agrv[]){
pthread_t tid;
//初始化信号量，支持线程间，开始初值为0
sem_init(&sem, 0, 0);
//创建线程
pthread_create(&tid, NULL, thread_handler, NULL);
char buf[BUFSIZ] = { 0 };
while(1){
//阻塞读取用户输入
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
//信号量值+1
sem_post(&sem);
}
//等待线程退出
pthread_join(tid, NULL);
return 0;
}提示：信号量在线程池中多有应用．务必熟练．
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