在同時執(zhí)行的程序中圣蝎,我們看到兩個線程同時執(zhí)行馋评。線程之間的切換的方法是非常笨拙硼瓣。
好在專門有一組設計好的函數(shù)為我們提供了更好的控制線程執(zhí)行的訪問代碼臨界區(qū)域的方恨闪。
兩種基本方法:;
(1)信號量:它的代碼如同看守一段代碼的看門人一樣放坏;
(2)互斥量:如同保護代碼段的一個互斥設備咙咽。
這兩種方法是相似的,事實上淤年,我們是可以互相通過對方來實現(xiàn)的钧敞。
但是不同的場景使用不同的方式會語義會不一樣,所以麸粮,需要選擇溉苛;
例如:如果想控制任一時刻只能有一個線程可以訪問一些共享內存,使用互斥量就要自然很多弄诲。如果控制一對相同對象的訪問時——比如從5條用的電話線中分配1條給某個線程的情況愚战,就更適合使用計數(shù)信號量。
用信號量進行同步##
有兩組接口函數(shù)用于信號量齐遵。
一組取自于POSIX 的實時擴展寂玲,用于##線程同步。
一組被稱為系統(tǒng)V信號量梗摇,常常用于##進程的同步##(14章介紹)
信號量的提出者 —— 荷蘭計算機科學家Dijkstra .
信號量是一個特殊類型的變量拓哟,它可以被增加或減少,但對其的關鍵訪問被保證是原子操作伶授,及時在一個多線程程序中也是如此断序。這意味著如果一個程序中有兩個(或更多)的線程試圖改變一個信號量的值流纹,系統(tǒng)將保證所有的操作都將依次進行。但如果是普通變量违诗,來自同一程序中的不同的線程的沖突操作所導致的結果將是不確定的漱凝。
這里講的是簡單的信號量 —— 二進制信號量,它只有0和1兩種取值较雕。還有一種通用的信號量—— 計數(shù)信號量(可以取更大的取值范圍)碉哑。
信號量一般常用來保護一段代碼,使其每次只能夠被一個執(zhí)行線程運行亮蒋,
要完成這個工作扣典,就要使用二進制信號量;有時允許有限數(shù)目的線程執(zhí)行一段指定的代碼慎玖,就需要用到技術信號量贮尖。
*** 這里注意 “信號” 和“信號量” 是兩個不同的概念。
信號量函數(shù)一般是以sem_開頭趁怔,而不像大多數(shù)線程函數(shù)那樣以pthread_開頭湿硝。線程中使用的基本信號量函數(shù)有4個。信號量通常使用sem_init函數(shù)創(chuàng)建润努。 頭文件是: semaphore.h
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
這個函數(shù)初始化由sem指向的信號量對象关斜,設置它的共享選項,并給它一個初始的整數(shù)值铺浇。
pshared 參數(shù)控制信號量的類型痢畜,如果其值是0,就表示這個信號量是當前進程的局部信號量鳍侣,否則丁稀,這個信號量就可以在多個進程之間共享。(我們這里只對不能在進程間共享的信號量感興趣)
(linux你使用的版本可能不支持這種共享倚聚,給pshared 參數(shù)傳遞一個非零的值將導致調用失斚呱馈)
下面的兩個函數(shù)控制信號量的值:
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);
int sem_destroy(sem_t *sem);
參數(shù)都是指針作為參數(shù),該指針指向的對象是由sem_init 調用初始化的信號量惑折。
sem_post 以原子操作的 方式給信號量的值增加1授账。
原子操作:如果兩個線程企圖同時給一個信號量加1,它們之間不會互相干擾唬复。而兩個程序同時對同一個文件進行讀取矗积、增加、寫入操作時可能會引起沖突敞咧。信號量的值總是會被正確的加2棘捣,因為有兩個線程試圖改變它。
sem_wait 函數(shù)以原子操作的方式將信號量減1 ,但它會等待直到信號量有個非零值才會開始減法操作乍恐。對值為0信號量調用sem_wait 评疗,這個線程會等待,直到其他線程增加了信號量的值使其不再為0為止茵烈。還有另外一個信號量函數(shù)sem_trywait 百匆,它是sem_wait 的非阻塞版本。
sem_destroy : 用完信號量后對它進行清理呜投。清理該信號量擁有的所有資源加匈。若是企圖清理的信號量正被一些線程等待,就會收到一個錯誤仑荐。成功就會返回0雕拼。