第C++詳解多線程中的線程同步與互斥量目錄線程同步互斥量

線程同步

/*

使用多線程實(shí)現(xiàn)買(mǎi)票的案例。

有3個(gè)窗口，一共是100張票。

#includestdio.h

#includepthread.h

#includeunistd.h

//全局變量，所有的線程都共享這一份資源。

inttickets=100;

void*sellticket(void*arg){

//賣(mài)票

while(tickets0){

usleep(6000);//微秒

printf("%ld正在賣(mài)第%d張門(mén)票\n",pthread_self(),tickets);

tickets--;

returnNULL;

intmain(){

//創(chuàng)建3個(gè)子線程

pthread_ttid1,tid2,tid3;

pthread_create(tid1,NULL,sellticket,NULL);

pthread_create(tid2,NULL,sellticket,NULL);

pthread_create(tid3,NULL,sellticket,NULL);

//回收子線程的資源,默認(rèn)阻塞狀態(tài)

pthread_join(tid1,NULL);

pthread_join(tid2,NULL);

pthread_join(tid3,NULL);

//設(shè)置線程分離。

//pthread_detach(tid1);

//pthread_detach(tid2);

//pthread_detach(tid3);

pthread_exit(NULL);//退出主線程

return0;

}

運(yùn)行結(jié)果：

產(chǎn)生的問(wèn)題：

每一張票都賣(mài)了好幾次；賣(mài)了第0張票和-1張票，都是不對(duì)的；

三個(gè)線程搶cpu資源。

原因：休眠的時(shí)間，3個(gè)進(jìn)程都進(jìn)去執(zhí)行了程序；多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源同時(shí)處理，就會(huì)產(chǎn)生線程同步問(wèn)題。

線程的主要優(yōu)勢(shì)：通過(guò)全局變量來(lái)共享信息。不過(guò)，這種便捷的共享是有代價(jià)的:必須確保多個(gè)線程不會(huì)同時(shí)修改同一變量，或者某一線程不會(huì)讀取正在由其他線程修改的變量。

臨界區(qū)：指訪問(wèn)某一共享資源的代碼片段，并且這段代碼的執(zhí)行應(yīng)為原子操作，也就是同時(shí)訪問(wèn)同一共享資源的其他線程不應(yīng)終端該片段的執(zhí)行。

線程同步：即當(dāng)有一個(gè)線程在對(duì)內(nèi)存進(jìn)行操作時(shí)，其他線程都不可以對(duì)這個(gè)內(nèi)存地址進(jìn)行操作，直到該線程完成操作，其他線程才能對(duì)該內(nèi)存地址進(jìn)行操作，而其他線程則處于等待狀態(tài)。

線程同步會(huì)降低線程并發(fā)的效率，這是必須的。

互斥量

為避免線程更新共享變量時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，可以使用互斥量(mutex）來(lái)確保同時(shí)僅有一個(gè)線程可以訪問(wèn)某項(xiàng)共享資源。可以使用互斥量來(lái)保證對(duì)任意共享資源的原子訪問(wèn)。

互斥量有兩種狀態(tài)：已鎖定(locked)和未鎖定(unlocked)。

任何時(shí)候，至多只有一個(gè)線程可以鎖定該互斥量。試圖對(duì)已經(jīng)鎖定的某一互斥量再次加鎖，將可能阻塞線程或者報(bào)錯(cuò)失敗，具體取決于加鎖時(shí)使用的方法。

一旦線程鎖定互斥量，隨即成為該互斥量的所有者，只有所有者才能給互斥量解鎖。

一般情況下，對(duì)每一共享資源（可能由多個(gè)相關(guān)變量組成）會(huì)使用不同的互斥量，每一線程在訪問(wèn)同一資源時(shí)將采用如下協(xié)議:

針對(duì)共享資源鎖定互斥量訪問(wèn)共享資源對(duì)互斥量解鎖

加鎖是在臨界區(qū)對(duì)共享數(shù)據(jù)操作；

如果多個(gè)線程試圖執(zhí)行這一塊代碼（一個(gè)臨界區(qū))，事實(shí)上只有一個(gè)線程能夠持有該互斥量(其他線程將遭到阻塞)，即同時(shí)只有一個(gè)線程能夠進(jìn)入這段代碼區(qū)域，如下圖所示：

/*

互斥量的類(lèi)型pthread_mutex_t

intpthread_mutex_init(pthread_mutex_t*restrictmutex,constpthread_mutexattr_t*restrictattr);

-初始化互斥量

-參數(shù)：

-mutex：需要初始化的互斥量變量

-attr：互斥量相關(guān)的屬性，NULL

-restrict:C語(yǔ)言的修飾符，被修飾的指針，不能由另外的一個(gè)指針進(jìn)行操作。

pthread_mutex_t*restrictmutex=xxx;

pthread_mutex_t*mutex1=mutex;--不能這樣操作，有restrict關(guān)鍵詞

intpthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex);

-釋放互斥量的資源

intpthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex);

-加鎖，阻塞的，如果有一個(gè)線程加鎖了，那么其他的線程只能阻塞等待

-成功返回0

intpthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t*mutex);

-嘗試加鎖，如果加鎖失敗，不會(huì)阻塞，會(huì)直接返回。

intpthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);

-解鎖

#includestdio.h

#includepthread.h

#includeunistd.h

//全局變量，所有的線程都共享這一份資源。

inttickets=1000;

//創(chuàng)建一個(gè)互斥量--在全局區(qū)創(chuàng)建

pthread_mutex_tmutex;

void*sellticket(void*arg){

//賣(mài)票

while(1){

//加鎖

pthread_mutex_lock(mutex);

if(tickets0){

usleep(6000);

printf("%ld正在賣(mài)第%d張門(mén)票\n",pthread_self(),tickets);

tickets--;

}else{

//解鎖

pthread_mutex_unlock(mutex);

break;

//解鎖

pthread_mutex_unlock(mutex);

returnNULL;

intmain(){

//初始化互斥量

pthread_mutex_init(mutex,NULL);

//創(chuàng)建3個(gè)子線程

pthread_ttid1,tid2,tid3;

pthread_create(tid1,NULL,sellticket,NULL);

pthread_create(tid2,NULL,sellticket,NULL);

pthread_create(tid3,NULL,sellticket,NULL);

//回收子線程的資源,阻塞

pthread_join(tid1,