一、 線程的同步

線程同步：提前已經知道了線程應該有的執行的順序，控制線程按指定的順序執行

互斥鎖無法保證線程執行的順序，一個線程解鎖后無法保證是另一個線程上鎖，有可能仍是原來剛解鎖的線程又再次上鎖

無名信號量是荷蘭計算器科學家發明的，PV操作的PV來自荷蘭語。

（一）無名信號量sem

1. 定義和初始化

#include <semaphore.h>定義無名信號量sem_t  sem;
初始化無名信號量int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);功能：初始化無名信號量參數：sem：無名信號量指針pshared：0：兩個線程間同步非0：兩個進程間同步value：信號量的初始值如果是1表示可以獲取信號量如果是0表示不可以獲取信號量返回值：成功 0失敗 -1 重置錯誤碼 

2.獲取信號量

獲取信號量(P操作)int sem_wait(sem_t *sem);功能：獲取信號量 （將信號量的值-1）如果信號量的值已經是0了，則sem_wait會阻塞，等到能執行減1操作為止參數：sem：無名信號量指針返回值：成功 0失敗 不會改變信號量的值 返回 -1 重置錯誤碼 

3.釋放信號量

釋放信號量(V操作)int sem_post(sem_t *sem);功能：釋放信號量（將信號量的值+1）參數：sem：無名信號量指針返回值：成功 0失敗 不會改變信號量的值 返回 -1 重置錯誤碼 

4. 銷毀

銷毀無名信號量int sem_destroy(sem_t *sem);功能：銷毀無名信號量參數：sem：無名信號量指針返回值：成功 0

• 注：
• 無名信號量不允許減到小于1，當等于0時，sem_wait會阻塞等待；
• 但是無名信號量允許加到大于1

5. 使用示例

現有三個線程，其功能分別為打印A、打印B、打印C，使用無名信號量使其按照ABC的順序打印。

#include <my_head.h>sem_t sem1;
sem_t sem2;
sem_t sem3;//A線程
void *task_func_1(void *arg){while(1){sem_wait(&sem1);sleep(1);printf("A ");fflush(stdout);sem_post(&sem2);}
}//B線程
void *task_func_2(void *arg){while(1){sem_wait(&sem2);sleep(1);printf("B ");fflush(stdout);sem_post(&sem3);}
}
//C線程
void *task_func_3(void *arg){while(1){sem_wait(&sem3);sleep(1);printf("C ");fflush(stdout);sem_post(&sem1);}
}int main(int argc, const char *argv[])
{//初始化無名信號量sem_init(&sem1, 0, 1);sem_init(&sem2, 0, 0);sem_init(&sem3, 0, 0);pthread_t tid1 = 0, tid2 = 0, tid3=0;int ret = 0;if(0 != (ret = pthread_create(&tid1, NULL, task_func_1, NULL))){printf("pthread_create error : %s\n", strerror(ret));exit(-1);}if(0 != (ret = pthread_create(&tid2, NULL, task_func_2, NULL))){printf("pthread_create error : %s\n", strerror(ret));exit(-1);}if(0 != (ret = pthread_create(&tid3, NULL, task_func_3, NULL))){printf("pthread_create error : %s\n", strerror(ret));exit(-1);}pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_join(tid3, NULL);//銷毀無名信號量sem_destroy(&sem1);sem_destroy(&sem2);sem_destroy(&sem3);return 0;
}

（二）條件變量

無名信號量適合線程數比較少的線程中實現微觀的同步過程，
條件變量更適用于大量線程實現同步

1. 定義和初始化

#include <pthread.h>pthread_cond_t cond;pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//靜態初始化

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
功能：動態初始化條件變量
參數：cond：條件變量指針cond_attr：條件變量的屬性 NULL 表示使用默認屬性
返回值：成功 0  失敗 錯誤碼

2. 獲取條件變量

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
功能：獲取條件變量
參數：cond：條件變量指針mutex：互斥鎖指針
返回值：成功 0  失敗 錯誤碼
使用流程：1.先獲取到互斥鎖（可以先完成一些任務初始化的工作）2.調用pthread_cond_wait2.1 將當前線程添加到隊列中2.2 解鎖2.3 在隊列中休眠2.4 重新獲取鎖這時，如果等待的條件沒有發生，會繼續解鎖、休眠如果等待的條件發生了，會將線程在隊列中移除3.執行后續的任務4.解鎖

3. 釋放條件變量

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
功能：釋放一個條件變量，喚醒一個等待條件的線程
參數：cond：條件變量指針
返回值：成功 0  失敗 錯誤碼int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
功能：釋放所有的資源，喚醒所有等待條件的線程
參數：cond：條件變量指針
返回值：成功 0  失敗 錯誤碼

4. 銷毀條件變量

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
功能：銷毀條件變量
參數：cond：條件變量指針
返回值：成功 0  失敗 錯誤碼

二、進程間通信

進程間通信方式
1.傳統進程間通信
無名管道
有名管道
信號通信
2.system V 版本引入了IPC進程間通信
消息隊列
共享內存
信號燈集
socket套接字通信

（一）無名管道

1.概念

在使用fork函數創建子進程前打開的文件描述符，在fork之后，子進程會繼承父進程打開的文件描述符。

無名管道是內核空間實現的機制，只能用于親緣進程間通信，無名管道的大小是64K。

2. 定義

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);
功能：創建一個管道 一個單向的數據通道 可用于進程間通信數組 pipefd 中會返回兩個文件描述符，pipefd[0] 管道的讀端  pipefd[1] 管道的寫端寫入管道的數據會被內核緩沖 直到被讀走
參數：pipefd：保存管道的兩個端點的文件描述符的數據
返回值：成功  0失敗 -1 重置錯誤碼

3. 特點

1.只能用于親緣間進程的通信
2.無名管道數據半雙工的通信的方式
單工 ： A -------------->B
半雙工 : 同一時刻 A----->B B------>A
全雙工 : 同一時刻 A<---->B
3.無名管道的大小是64K
4.無名管道不能夠使用lseek函數(調用會出錯 返回 -1)
5.讀寫的特點
如果讀端存在 寫管道：有多少寫多少，直到寫滿為止（64k）寫阻塞，
直到管道中騰出新的4K空間，寫操作解除阻塞
如果讀端不存在 寫管道，管道破裂（SIGPIPE）
如果寫端存在 讀管道：有多少讀多少，沒有數據的時候阻塞等待
如果寫端不存在 讀管道：有多少讀多少，沒有數據的時候立即返回(非阻塞)

（二）有名管道

1. 原理

有名管道會在文件系統中創建一個管道文件，只需要打開這個文件，進行讀寫操作即可。
有名管道是在文件系統中映射出一個管道文件名，管道文件本質是在內存上的，在硬盤上的只是一個標識。

2. 定義

mkfifo命令也可以創建管道文件
管道文件不能重名
在管道文件中寫入內容，文件大小并不會增加，因為寫入管道文件的內容保存在內存中，并非硬盤中

//也可以在終端上使用 mkfifo 命令創建管道文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
功能：
參數：pathname：管道文件的路徑和名字mode：權限   & ~umask  --》 最終權限
返回值：成功  0失敗  -1 重置錯誤碼

3. 特點

1. 可以用于任意進程間的通信，不僅限親緣進程
2. 有名管道數據是半雙工的通信方式
3. 有名管道的大小是64K
4. 有名管道不能夠使用lseek函數(調用會失敗 返回 -1)
5. 讀寫的特點
   如果讀端存在寫管道：有多少寫多少，直到寫滿為止（64k）寫阻塞
   如果讀端不存在寫管道
   1.讀端沒有打開，寫端在open的位置阻塞
   2.讀端打開后關閉，管道破裂（SIGPIPE）
   如果寫端存在讀管道：有多少讀多少，沒有數據的時候阻塞等待
   如果寫端不存在讀管道
   1.寫端沒有打開，讀端在open的位置阻塞
   2.寫端打開后關閉，有多少讀多少，沒有數據的時候立即返回

（三）信號通信

1. 概念

信號是中斷的一種軟件模擬，中斷是基于硬件的概念，信號是基于linux內核實現的。
用戶可以給進程發信號，進程可以給進程發信號，linux內核也可以給進程發信號。
信號的處理方式有三種：默認DEF、忽略IGN、捕捉 caught
man 7 signal

信號查看：kill -l

2. 定義

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能：注冊信號和信號處理方式的關系
參數：signum：信號的編號handler：處理方式SIG_IGN  忽略SIG_DFL  默認也可以傳一個函數  捕捉void sig_func(int signum){//自定義的邏輯}
返回值：成功  返回handler失敗  SIG_ERR  重置錯誤碼

signal函數只是注冊了信號和處理方式的關系，并不會阻塞等待信號產生