线程同步

同步的概念

所谓同步,即同时起步,协调一致。不同的对象,对“同步”的理解方式略有不同。如,设备同步,是指在两个设备之肉规定一个共同的时间参考;数据库同步,是,让两个或多个数据库内容保持一致,或者按需要部分保持一致;文件同步,是指让两个或多个文件夹里的文件保持一敏。等等.

而,编程中、通信中所说的同步与生活中大家印象中的同步概念略有差异。“同”字应是指协同、协助、互相配合,主旨在协同步调,按预定的先后次序运行;

线程同步

同步即协同步调,按预定的先后次序运行。

线程同步,指一个线程发出某一功能调用时,在没有得到结果之前,该调用不返回。同时其它线程为保证数据一致性,不能调用该功能。

两个线程访问同一片共享资源， 如果不协调顺序，容易造成数据混乱。

解决同步问题:加锁.

_mutex相关函数

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
                       const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
// 常量初始化
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

restrict 关键字约束该块内存区域对应的变量只能通过后面的变量进行修改

mutex 互斥量 锁

attr 互斥量的属性, 可以不考虑, 传NULL

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);		// 加锁
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);	// 尝试加锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);	// 解锁

pthread_mutex_lock 阻塞等待

如果当前未锁,成功,该线程给加锁。·如果已经加锁,阻塞等待!

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);	// 销毁互斥量
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,		// 初始化互斥量
                       const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
// 常量初始化
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

使用互斥量

未使用信号量

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

int sum = 0;

void *thr1(void *arg)
{
    while(1)
    {
        printf("hello");
        sleep(rand()%3);
        printf("world\n");
        sleep(rand()%3);
    }
}

void *thr2(void *arg)
{
    while(1)
    {
        printf("HELLO");
        sleep(rand()%3);
        printf("WORLD\n");
        sleep(rand()%3);
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2;
    pthread_create(&tid1,NULL,thr1,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,thr2,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);

    return 0;
}

运行结果 ：

[dai@localhost 06线程-2]$ ./01未使用互斥量
HELLOhelloWORLD
HELLOworld
WORLD
helloHELLOWORLD
HELLOworld
WORLD
HELLOhelloWORLD
world
helloworld
^Z
[1]+ 已停止 ./01未使用互斥量

使用互斥量

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


// 常量初始化
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int sum = 0;

void *thr1(void *arg)
{
    while(1)
    {
        // 上锁 
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        printf("hello");
        sleep(rand()%3);
        printf("world\n");

        // 解锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(rand()%3);
    }
}

void *thr2(void *arg)
{
    while(1)
    {
        // 上锁 
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        printf("HELLO");
        sleep(rand()%3);
        printf("WORLD\n");
        
        // 解锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(rand()%3);
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2;
    pthread_create(&tid1,NULL,thr1,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,thr2,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);

    return 0;
}

运行结果 ：

[dai@localhost 06线程-2]$ ./02使用互斥量
HELLOWORLD
helloworld
HELLOWORLD
helloworld
helloworld
HELLOWORLD
helloworld
^C

互斥量使用的步骤

1. 初始化
2. 加锁
3. 执行代码逻辑 – 操作共享数据
4. 解锁

注意事项 ：

加锁需要最小粒度，不能一直占用临界区。

尝试加锁

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

// 定义锁
pthread_mutex_t mutex;

// 线程操作
void* thr(void *arg)
{
    while(1){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        printf("子线程加锁成功\n");
        sleep(rand()%5);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        printf("子线程解锁\n");
        sleep(2);
    }
    return NULL;
}


int main()
{
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    
    // 创建线程
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,NULL,thr,NULL);
    // 加锁
    while(1){
        sleep(1);
        int ret = pthread_mutex_trylock(&mutex);

        if(ret > 0){
            printf("主线程 加锁失败 ret = %d, %s \n",ret,strerror(ret));
        }
        else
        {
            printf("主线程加锁成功\n");
            sleep(rand()%3);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            printf("主线程解锁\n");
        }
        sleep(1);
    }

    // 回收线程
    pthread_join(tid,NULL);
    return 0;
}

运行结果 ：

[dai@localhost 06线程-2]$ ./03尝试加锁
子线程加锁成功
主线程 加锁失败 ret = 16, Device or resource busy
子线程解加锁
主线程加锁成功
主线程解锁
子线程加锁成功
主线程 加锁失败 ret = 16, Device or resource busy
子线程解加锁
主线程加锁成功
主线程解锁
子线程加锁成功
主线程 加锁失败 ret = 16, Device or resource busy
子线程解加锁
^C

死锁发生条件

• 锁了又锁，自己加锁一次成功后又加了一次锁。
• 交叉锁 申请锁的顺序要一致，申请到一把锁，另一把未申请到，释放另一把锁。

注意

mutex 为建议锁