目錄

線程互斥

鎖

初始化?

銷毀

加鎖

解鎖?

線程同步

條件變量

初始化

銷毀

等待條件滿足

喚醒等待

pthread_cond_signal

pthread_cond_broadcast

生產者消費者模型

3種關系

2種角色

1個交易場所?

POSIX信號量

初始化

銷毀

等待

發布

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線程互斥

互斥相關概念

臨界資源：多線程執行流共享的資源就叫做臨界資源。?

臨界區：每個線程內部，訪問臨界資源的代碼，就叫做臨界區。

互斥：任何時刻，互斥保證有且只有一個執行流進入臨界區，訪問臨界資源，通常對臨界資源起保護作用。

原子性：不會被任何調度機制打斷的操作，該操作只有兩態，要么完成，要么未完成。

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多線程并發操作一些共享變量會有一些問題

例如變量++，--的操作就不能多線程并發訪問

++，--的操作在匯編中需要分為3步

1.將變量從內存加載到寄存器中

2.更新寄存器里面的值，執行+1（-1）操作

3.將新值從寄存器寫回會變量的內存地址中

因為寄存器用的都是同一個，在并發訪問時就會出現問題

要解決以上問題，需要做到三點：

1.代碼必須要有互斥行為：當代碼進入臨界區執行時，不允許其他線程進入該臨界區。?

2.如果多個線程同時要求執行臨界區的代碼，并且臨界區沒有線程在執行，那么只能允許一個線程進入該臨界區。

3.如果線程不在臨界區中執行，那么該線程不能阻止其他線程進入臨界區。

想要做到這三點，我們可以使用一把鎖。Linux上提供的這把鎖叫互斥量?

鎖

pthread_mutex_t?

這是一個互斥鎖的類型，定義在POSIX線程庫中。

互斥鎖用于保護共享資源的訪問，確保在多線程環境中，同一時間只有一個線程可以訪問該資源，從而避免數據競爭和不一致的問題。

我們可以用這個類型來定義一個鎖變量，并初始化它

初始化?

方法1：

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER?

PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER這是一個宏，用于初始化靜態分配的互斥鎖

方法2：

#include <pthread.h>int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, 
const pthread_mutexattr_t *mutexattr);

mutex：指向要初始化的互斥鎖對象的指針

mutexattr：指向互斥鎖屬性對象的指針。如果為NULL，則使用默認屬性（一般情況使用NULL即可）

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

銷毀

鎖也需要像malloc，new出來的動態內存一樣需要我們手動釋放，但并不是所有情況都需要手動釋放的

當使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER初始化的互斥量不需要銷毀

#include <pthread.h>int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

mutex：指向要銷毀的互斥鎖對象的指針

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

加鎖

我們可以對一段代碼區進行加鎖，這樣就只能有單執行流訪問一段代碼了

#include <pthread.h>int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

pthread_mutex_lock用于鎖定一個互斥鎖

mutex：指向要鎖定的互斥鎖對象的指針

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

解鎖?

有加鎖當然也會有解鎖，加鎖和解鎖之間的區域就是我們擁有鎖的區域

#include <pthread.h>int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

pthread_mutex_unlock用于解鎖一個互斥鎖

mutex：指向要解鎖的互斥鎖對象的指針

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

線程同步

條件變量

條件變量是一種在多線程編程中用于線程同步的機制，它允許線程在某些條件不滿足時進入等待狀態，直到條件滿足時才被喚醒繼續執行。?

初始化

初始化一個條件變量。

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond
, const pthread_condattr_t *cond_attr);

cond：指向條件變量的指針，需要初始化的條件變量。

cond_attr：?指向條件變量屬性的指針。如果為NULL，則使用默認屬性。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

銷毀

銷毀一個條件變量，釋放相關資源。?

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

?cond：指向條件變量的指針，需要銷毀的條件變量。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

等待條件滿足

使線程進入等待狀態，直到條件變量被通知。?

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

cond：指向條件變量的指針。

mutex：指向互斥鎖的指針，該互斥鎖必須已經被當前線程鎖定。

當調用pthread_cond_wait的時候，線程會釋放mutex，并進入等待狀態

當條件變量被通知時，線程會被喚醒，并重新嘗試獲取mutex

喚醒等待

pthread_cond_signal

通知一個等待條件變量的線程。

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

cond：指向條件變量的指針。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

pthread_cond_broadcast

通知所有等待條件變量的線程。

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

cond：指向條件變量的指針。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

生產者消費者模型

3種關系

生產者之間：競爭關系，互斥關系

消費者之間：競爭關系，互斥關系

生產者和消費者之間：競爭關系，互斥關系，同步關系

2種角色

生產者角色和消費者角色

1個交易場所?

以特定結構構成的內存空間

POSIX信號量

初始化

初始化一個信號量。

#include <semaphore.h>int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

sem：指向信號量的指針。

pshared：指定信號量是否可以在不同進程之間共享。為0：信號量僅在當前進程內的線程之間共享。非0：信號量可以在不同進程之間共享（需要映射到共享內存）

value：信號量的初始值。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

銷毀

銷毀一個信號量，釋放相關資源。?

#include <semaphore.h>int sem_destroy(sem_t *sem);

sem：指向信號量的指針。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

等待

使線程進入等待狀態，直到信號量的值大于零，然后將信號量的值減一。

#include <semaphore.h>int sem_wait(sem_t *sem);

sem：指向信號量的指針。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

發布

將信號量的值加一，通知等待信號量的線程。

#include <semaphore.h>int sem_post(sem_t *sem);

sem：指向信號量的指針。

返回值：

成功：返回0?

失敗：返回錯誤碼

---

完