操作系统--提升篇

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线程同步之互斥量

  • 互斥量是线程同步最简单的方法
  • 互斥量(互斥锁),处于两态之一的变量:解锁和加锁
  • 两个状态可以保证资源访问的串行
  • 操作系统直接提供了互斥量的API(pthread_mutex_t)
  • 开发者可以直接使用API完成资源的加锁、解锁操作

 

原理:

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 原子性:

 一系列操作不可被中断的特性

这一系列要么全部执行完成,要么全部没有执行

不存在部分执行部分未执行

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线程同步之自旋锁

  • 自旋锁也是一种多线程同步的变量
  • 使用自旋锁的线程会反复检查锁变量是否可用
  • 自旋锁不会让出CPU,是一种忙等待状态
  • 因此自旋锁实际上是死循环等待锁被释放

特点:

避免了进程或线程上下文切换的开销

操作系统内部很多地方使用的都是自旋锁

不适合在单核CPU中使用,因为在等待的时候并不会释放CPU,而是死循环的一直等待


线程同步之读写锁

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是一种特殊的自旋锁

允许多个读者同时访问资源以提高读性能

对于写操作的互斥的

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pthread_mutex_t:

  1. pthread_mutex_rdlock(读锁)
  2. pthread_mutex_wrlock(写锁)


线程同步之条件变量

  • 是一种相对复杂的线程同步方法
  • 条件变量允许线程休眠,直到满足某种条件
  • 当满足某种条件时,可以向该线程信号,通知唤醒

 

缓冲区小于等于0时,不允许消费者消费,消费者必须等待

缓冲区满时,不允许生产者往缓冲区生产,生产者必须等待

当生产者生产一个产品时,唤醒可能等待的消费者

当消费者消费一个产品时,唤醒可能等待的生产者

pthread_cond_t:

pthread_cond_wait(等待条件满足)

pthread_cond_notify(等待被唤醒)

配合互斥量使用


线程同步方法总结

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使用fork系统调用创建进程

用于创建进程

fork创建的进程初始化状态与父进程一样

系统会为fork的进程分配新的资源,例如系统资源、CPU资源等

fork系统调用无参数

fork会返回两次,分别返回子进程id和0

返回子进程id的是父进程,返回0的是子进程


进程同步之共享内存

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在某种程度上,多进程是共同使用物理内存的

由于操作系统的进程管理,进程间的内存空间是独立的

进程默认的不能访问进程空间之外的内存空间的

共享内存允许不相关的进程访问同一片物理内存

是两个进程之间共享和传递数据最快的方式

未提供同步机制,需要借助其他机制管理访问

使用步骤:

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