linux多个线程同步

    在多线程编程中，线程之间的同步问题是非常重要的，尤其是在多个线程同时访问共享资源时更为突出。而在Linux系统中，由于其良好的进程管理机制和底层支持，使得多线程编程变得更加容易。本文将从多个方面深入探讨如何保证Linux下多个线程之间的同步问题，包括锁、信号量、条件变量等。

    1.互斥锁

    互斥锁是最常用的一种锁，它可以保证同一时间只有一个线程可以访问共享资源。当一个线程正在使用共享资源时，其他线程需要等待该线程释放锁才能访问。在Linux系统中，使用pthread_mutex_t类型的变量来表示互斥锁。

    接下来我们看一个例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    pthread_mutex_tmutex;

    intcount=0;

    void*thread_func(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<1000000;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    count++;

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    pthread_ttid1,tid2;

    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

    pthread_create(&tid1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&tid2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);

    pthread_join(tid2,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个全局变量count，然后创建了两个线程，这两个线程会分别对count进行1000000次加1操作。由于两个线程同时访问了count这个全局变量，因此需要使用互斥锁来保证同一时间只有一个线程可以访问。在上面的代码中，我们使用pthread_mutex_lock函数来获取锁，使用pthread_mutex_unlock函数来释放锁。

    2.读写锁

    互斥锁虽然能够保证同一时间只有一个线程可以访问共享资源，但是当多个线程只是读取共享资源时，互斥锁会降低程序的并发性能。因此，在这种情况下，我们可以使用读写锁来提高程序的并发性能。

    读写锁分为读锁和写锁两种类型。当一个线程获取了写锁时，其他所有的线程都不能获取读锁和写锁；而当一个线程获取了读锁时，其他线程只能获取读锁，不能获取写锁。在Linux系统中，使用pthread_rwlock_t类型的变量来表示读写锁。

    接下来我们看一个例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    pthread_rwlock_trwlock;

    intcount=0;

    void*thread_func1(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<1000000;i++){

    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);

    count++;

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

    }

    returnNULL;

    }

    void*thread_func2(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<1000000;i++){

    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);

    printf("count=%d\n",count);

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    pthread_ttid1,tid2;

    pthread_rwlock_init(&rwlock,NULL);

    pthread_create(&tid1,NULL,thread_func1,NULL);

    pthread_create(&tid2,NULL,thread_func2,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);

    pthread_join(tid2,NULL);

    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个全局变量count，然后创建了两个线程，一个线程会对count进行1000000次加1操作，另一个线程会读取count的值。由于两个线程只是对count进行读写操作，因此使用互斥锁来保证同一时间只有一个线程可以访问会降低程序的并发性能。因此，在这种情况下，我们可以使用读写锁来提高程序的并发性能。

    3.条件变量

    条件变量是用来解决线程间等待和唤醒问题的一种同步机制。当一个线程需要等待某个条件满足时，可以使用pthread_cond_wait函数来阻塞该线程，并释放互斥锁；当另一个线程满足了这个条件时，可以使用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数来唤醒等待的线程。

    接下来我们看一个例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    pthread_mutex_tmutex;

    pthread_cond_tcond;

    intcount=0;

    void*thread_func1(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<1000000;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    count++;

    if(count==5){

    pthread_cond_signal(&cond);

    }

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    void*thread_func2(void*arg)

    {

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    while(count<5){

    pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

    }

    printf("count=%d\n",count);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    pthread_ttid1,tid2;

    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

    pthread_cond_init(&cond,NULL);

    pthread_create(&tid1,NULL,thread_func1,NULL);

    pthread_create(&tid2,NULL,thread_func2,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);

    pthread_join(tid2,NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    pthread_cond_destroy(&cond);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个全局变量count，然后创建了两个线程。一个线程会对count进行1000000次加1操作，并在count等于5时发送信号；另一个线程会等待count等于5并输出count的值。在这个例子中，我们使用了条件变量来实现线程间的同步。当count等于5时，线程1会调用pthread_cond_signal函数来唤醒等待的线程2。

    4.信号量

    信号量是一种进程间同步机制，它可以用来解决多个进程之间的同步问题。在Linux系统中，使用sem_t类型的变量来表示信号量。

    接下来我们看一个例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    #include<semaphore.h>

    sem_tsem;

    intcount=0;

    void*thread_func(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<1000000;i++){

    sem_wait(&sem);

    count++;

    sem_post(&sem);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    pthread_ttid1,tid2;

    sem_init(&sem,0,1);

    pthread_create(&tid1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&tid2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(tid1,NULL);

    pthread_join(tid2,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    sem_destroy(&sem);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个全局变量count，然后创建了两个线程，这两个线程会分别对count进行1000000次加1操作。由于两个线程同时访问了count这个全局变量，因此需要使用信号量来保证同一时间只有一个线程可以访问。在上面的代码中，我们使用sem_wait函数来获取信号量，使用sem_post函数来释放信号量。

    结论

    综上所述，互斥锁、读写锁、条件变量和信号量都是Linux系统中常用的同步机制。在多线程编程中，选择合适的同步机制可以提高程序的并发性能，并且可以避免竞争条件导致的数据不一致问题。在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的同步机制来解决线程间的同步问题。

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