線程同步與互斥

Linux--線程編程
多線程編程-互斥鎖

線程同步與互斥

  1. 互斥鎖
  2. 信號量
  3. 條件變量

互斥鎖

#include <pthread.h>
    互斥鎖靜態(tài)初始化:pthread_mutex_t mtx=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER
   互斥動(dòng)態(tài)鎖初始化:pthread_mutex_init()
  互斥鎖上鎖:  pthread_mutex_lock()
  互斥鎖判斷上鎖:pthread_mutex_trylock()
  互斥鎖解鎖:pthread_mutex_unlock()
  消除互斥鎖:pthread_mutex_destroy()
 int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
 int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
pthread_mutex_init()

互斥鎖的基本使用

互斥量既可以像靜態(tài)變量那樣分配,也可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建(例如,通過malloc()在一塊內(nèi)存中分配)衩辟。動(dòng)態(tài)互斥量的創(chuàng)建稍微有些復(fù)雜。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>


void *thread1_fun(void*arg);

typedef struct arry_int
{
    int *a;
    int numb;
}ARRY_INT;

void reverse(int a[],int numb);

static pthread_mutex_t testlock;


int main(int argc, char const *argv[])
{
    pthread_t  thread1;
    pthread_mutex_init(&testlock, NULL);

    int a[20]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19};
    ARRY_INT a_int={a,sizeof(a)/sizeof(int)};

    //創(chuàng)建線程
    int ret=pthread_create(&thread1,NULL,thread1_fun,&a_int);
    if (ret!=0)
    {
        perror("pthread_create wrong");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while(1)
    {
        // 啟動(dòng)鎖
        pthread_mutex_lock(&testlock);

        for (int i = 0; i < 20; ++i)
            printf("%d ",a[i]);
        // 解鎖
        pthread_mutex_unlock(&testlock);
        printf("\n");
        sleep(1);

    }
    return 0;
}


void *thread1_fun(void*arg)
{
    ARRY_INT *a=(ARRY_INT*)arg;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&testlock);
        reverse(a->a,a->numb);
        pthread_mutex_unlock(&testlock);
        sleep(1);
    }

    return NULL;
}



void reverse(int a[],int numb)
{
    int tem;
    for (int i = 0; i<numb-i; ++i)
    {
        tem=a[i];
        a[i]=a[numb-1-i];
        a[numb-1-i]=tem;
        // printf("%d\n", i);
    }
    return;
}

信號量

       #include <semaphore.h>

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
創(chuàng)建一個(gè)信號量癌蓖,并初始化它

  • sem:初始化一個(gè)信號量結(jié)構(gòu)體在sem地址處
  • pshared:0為線程間共享信號量 1為進(jìn)程間共享信號量 (但linux沒有實(shí)現(xiàn))
  • value:信號量的初始值

int sem_wait(sem_t *sem)  
int sem_trywait(sem_t *sem): P操作,在信號量大于零時(shí)將信號量的值減一   
區(qū)別: 若信號量小于零時(shí),sem_wait()將會阻塞線程,sem_trywait()則會立即返回  

int sem_post(sem_t *sem): V操作,將信號量的值加一同時(shí)發(fā)出信號來喚醒等待的線程  

int sem_getvalue(sem_t *sem): 得到信號量的值  
int sem_destroy(sem_t *sem): 刪除信號量

RETURN VALUE
All of these functions return 0 on success; on error, the value of the semaphore is left unchanged, -1 is returned, and errno is set to indicate the error.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

#define THREAD_NUM 3
#define REPEAT_TIMES 5
#define DELAY 4

sem_t sem[THREAD_NUM];

void *thrd_func(void *arg);

int main(){
    pthread_t thread[THREAD_NUM];
    int no;
    void *tret;
    
    srand((int)time(0)); 

    // 初始化THREAD_NUM-1個(gè)信號量谅阿,均初始化為0
    for(no=0;no<THREAD_NUM-1;no++){
        sem_init(&sem[no],0,0);
    }

    // sem[2]信號量初始化為1,即sem數(shù)組中最后一個(gè)信號量
    sem_init(&sem[2],0,1);
    
    // 創(chuàng)建THREAD_NUM個(gè)線程酬滤,入口函數(shù)均為thrd_func签餐,參數(shù)為(void*)no
    for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){
        if (pthread_create(&thread[no],NULL,thrd_func,(void*)no)!=0) {
            printf("Create thread %d error!\n",no);
            exit(1);
        } else
            printf("Create thread %d success!\n",no);
    }
    
    // 逐個(gè)join掉THREAD_NUM個(gè)線程
    for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){
        if (pthread_join(thread[no],&tret)!=0){
            printf("Join thread %d error!\n",no);
            exit(1);
        }else
            printf("Join thread %d success!\n",no);
    }
    
    // 逐個(gè)取消信號量
    for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){
        sem_destroy(&sem[no]);
    }

    return 0;
}

void *thrd_func(void *arg){
    int thrd_num=(void*)arg; // 參數(shù)no
    int delay_time,count;

    // 帶有阻塞的p操作
    sem_wait(&sem[thrd_num]);

    
    printf("Thread %d is starting.\n",thrd_num);
    for(count=0;count<REPEAT_TIMES;count++) {
        delay_time=(int)(DELAY*(rand()/(double)RAND_MAX))+1;
        sleep(delay_time);
        printf("\tThread %d:job %d delay =%d.\n",thrd_num,count,delay_time);
    }

    printf("Thread %d is exiting.\n",thrd_num);
    
    // 對前一個(gè)信號量進(jìn)行V操作
    // 由于只有最后一個(gè)信號量初始化為1,其余均為0
    // 故線程執(zhí)行的順序?qū)槟嫘?    sem_post(&sem[(thrd_num+THREAD_NUM-1)%THREAD_NUM]);

    pthread_exit(NULL); // 線程主動(dòng)結(jié)束
}

條件變量

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