linux多线程同步方法

    在多线程编程中，同步机制是不可或缺的一部分。本文将介绍Linux下常用的同步方法，帮助读者更好地理解和应用同步机制，提高程序的效率和稳定性。

    一、互斥锁（Mutex）

    互斥锁是最基本的同步机制之一。它可以保证在任意时刻只有一个线程可以访问共享资源。当一个线程获得了互斥锁后，其他试图获取该锁的线程将被阻塞，直到持有该锁的线程释放锁为止。

    下面是一个简单的使用互斥锁的例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<pthread.h>

    pthread_mutex_tmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

    intcount=0;

    void*thread_func(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    count++;

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    pthread_tt1,t2;

    pthread_create(&t1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个互斥锁mutex和一个全局变量count，两个线程不断地对count进行累加操作，每次操作前都要先获得互斥锁，以保证线程安全性。

    二、条件变量（ConditionVariable）

    条件变量是一种高级的同步机制，它允许线程在某个条件满足时才进行操作。条件变量必须与互斥锁一起使用，以避免竞态条件。

    下面是一个简单的使用条件变量的例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<pthread.h>

    pthread_mutex_tmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

    pthread_cond_tcond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

    intcount=0;

    void*producer(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<10;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    count++;

    printf("producer:count=%d\n",count);

    pthread_cond_signal(&cond);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    void*consumer(void*arg)

    {

    while(1){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    while(count==0){

    pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

    }

    count--;

    printf("consumer:count=%d\n",count);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    }

    intmain()

    {

    pthread_tt1,t2;

    pthread_create(&t1,NULL,producer,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,consumer,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个互斥锁mutex和一个条件变量cond，一个线程不断地对count进行累加操作，并在每次操作后发送信号给条件变量，另一个线程在条件变量被满足时才进行count的减法操作。

    三、读写锁（Read-WriteLock）

    读写锁是一种特殊的锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。这样可以大大提高程序的并发性能。

    下面是一个简单的使用读写锁的例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<pthread.h>

    pthread_rwlock_trwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

    intcount=0;

    void*reader(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);

    printf("reader:count=%d\n",count);

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

    }

    returnNULL;

    }

    void*writer(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);

    count++;

    printf("writer:count=%d\n",count);

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    pthread_tt1,t2,t3,t4;

    pthread_create(&t1,NULL,reader,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,reader,NULL);

    pthread_create(&t3,NULL,writer,NULL);

    pthread_create(&t4,NULL,writer,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    pthread_join(t3,NULL);

    pthread_join(t4,NULL);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个读写锁rwlock和一个全局变量count，两个读线程不断地读取count的值，两个写线程不断地对count进行累加操作。由于读写锁允许多个线程同时读取共享资源，因此读线程可以并发执行，提高了程序的效率。

    四、信号量（Semaphore）

    信号量是一种经典的同步机制，它可以用于控制对共享资源的访问。当一个线程需要访问共享资源时，它必须先获得一个信号量，如果信号量的值为0，则该线程将被阻塞，直到有其他线程释放了一个信号量。

    下面是一个简单的使用信号量的例子：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<pthread.h>

    #include<semaphore.h>

    sem_tsem;

    intcount=0;

    void*thread_func(void*arg)

    {

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    sem_wait(&sem);

    count++;

    printf("count=%d\n",count);

    sem_post(&sem);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain()

    {

    sem_init(&sem,0,1);

    pthread_tt1,t2;

    pthread_create(&t1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    sem_destroy(&sem);

    return0;

    }

    在上面的例子中，我们定义了一个信号量sem和一个全局变量count，两个线程不断地对count进行累加操作，每次操作前都要先获得一个信号量。由于信号量只有一个许可证，因此同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。

    五、总结

    本文介绍了Linux下常用的同步机制，包括互斥锁、条件变量、读写锁和信号量。不同的同步机制适用于不同的场景，读者应该根据实际情况选择合适的同步机制，以提高程序的效率和稳定性。

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