Linux - 线程和进程同步

​

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。

银行取款问题，产生的现象叫做“与时间有关的错误”(time related)。为了避免这种数据混乱，线程需要同步。 因此，所有“多个控制流，共同操作一个共享资源”的情况，都需要同步。

互斥量

Linux中提供一把互斥锁mutex（也称之为互斥量）。 每个线程在对资源操作前都尝试先加锁，成功加锁才能操作，操作结束解锁。

pthread_mutex_init函数：

  1. 静态初始化：pthead_mutex_t muetx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  2. 动态初始化：pthread_mutex_init(&mutex, NULL)
pthread_mutex_destroy函数
pthread_mutex_lock函数
pthread_mutex_trylock函数
pthread_mutex_unlock函数

注意：在访问共享资源前加锁，访问结束后立即解锁。锁的“粒度”应越小越好。

死锁情况：

  1. 线程试图对同一个互斥量A加锁两次。
  2. 线程1拥有A锁，请求获得B锁；线程2拥有B锁，请求获得A锁

读写锁

读时共享，写时独占。写锁优先级高。

pthread_rwlock_init函数
pthread_rwlock_destroy函数
pthread_rwlock_rdlock函数  
pthread_rwlock_wrlock函数
pthread_rwlock_tryrdlock函数
pthread_rwlock_trywrlock函数
pthread_rwlock_unlock函数

条件变量

pthread_cond_init函数
pthread_cond_destroy函数

pthread_cond_wait函数：阻塞等待一个条件变量
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);

函数作用：

  1. 阻塞等待条件变量cond（参1）满足
  2. 释放已掌握的互斥锁（解锁互斥量）相当于pthread_mutex_unlock(&mutex);1.2.两步为一个原子操作。
  3. 当被唤醒，pthread_cond_wait函数返回时，解除阻塞并重新申请获取互斥锁pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_timedwait函数
pthread_cond_signal函数：唤醒至少一个阻塞在条件变量上的线程
pthread_cond_broadcast函数：唤醒全部阻塞在条件变量上的线程

信号量

sem_init函数：初始化一个信号量
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
    参1：sem信号量    
    参2：pshared取0用于线程间；取非0（一般为1）用于进程间    
    参3：value指定信号量初值
    
sem_destroy函数：销毁一个信号量
int sem_destroy(sem_t *sem);

sem_wait函数：给信号量加锁 -- 
int sem_wait(sem_t *sem);

sem_post函数：给信号量解锁 ++
int sem_post(sem_t *sem);

sem_trywait函数：尝试对信号量加锁 --    
sem_timedwait函数：限时尝试对信号量加锁 --

进程间同步

互斥量： 进程间也可以使用互斥锁，来达到同步的目的。但应在pthread_mutex_init初始化之前，修改其属性为进程间共享。 mutex的属性修改函数主要有以下几个：

pthread_mutexattr_t mattr 类型：        用于定义mutex锁的【属性】
pthread_mutexattr_init函数：            初始化一个mutex属性对象
pthread_mutexattr_destroy函数：            销毁mutex属性对象 (而非销毁锁)
pthread_mutexattr_setpshared函数：        修改mutex属性。

文件锁： 借助 fcntl函数来实现锁机制。    操作文件的进程没有获得锁时，可以打开，但无法执行read、write操作。 fcntl函数：    获取、设置文件访问控制属性。 int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ ); 参2：     F_SETLK (struct flock *)    设置文件锁（trylock）     F_SETLKW (struct flock *) 设置文件锁（lock）W --> wait     F_GETLK (struct flock *)    获取文件锁 参3：     struct flock {             ...             short l_type;        锁的类型：F_RDLCK 、F_WRLCK 、F_UNLCK             short l_whence;      偏移位置：SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END              off_t l_start;           起始偏移：1000             off_t l_len;             长度：0表示整个文件加锁             pid_t l_pid;         持有该锁的进程ID：(F_GETLK only)             ...         };

​

Last Updated:
Contributors: klc407073648