C++详解多线程中的线程同步与互斥量 C++详解多线程中的线程同步与

线程同步
互斥量

【C++详解多线程中的线程同步与互斥量】
线程同步

/*使用多线程实现买票的案例。有3个窗口，一共是100张票。*/#include #include #include // 全局变量，所有的线程都共享这一份资源。int tickets = 100; void * sellticket(void * arg) {// 卖票while(tickets > 0) {usleep(6000); //微秒printf("%ld 正在卖第 %d 张门票\n", pthread_self(), tickets); tickets--; }return NULL; }int main() {// 创建3个子线程pthread_t tid1, tid2, tid3; pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL); // 回收子线程的资源,默认阻塞状态pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); pthread_join(tid3, NULL); // 设置线程分离。// pthread_detach(tid1); // pthread_detach(tid2); // pthread_detach(tid3); pthread_exit(NULL); // 退出主线程return 0; }

运行结果：
产生的问题：

每一张票都卖了好几次；
卖了第0张票和-1张票，都是不对的；

三个线程抢cpu资源。

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原因：休眠的时间，3个进程都进去执行了程序；多个进程对共享资源同时处理，就会产生线程同步问题。
线程的主要优势：通过全局变量来共享信息。不过，这种便捷的共享是有代价的:必须确保多个线程不会同时修改同一变量，或者某一线程不会读取正在由其他线程修改的变量。
临界区：指访问某一共享资源的代码片段，并且这段代码的执行应为原子操作，也就是同时访问同一共享资源的其他线程不应终端该片段的执行。
线程同步：即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作，而其他线程则处于等待状态。
线程同步会降低线程并发的效率，这是必须的。

互斥量为避免线程更新共享变量时出现问题，可以使用互斥量(mutex）来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源。可以使用互斥量来保证对任意共享资源的原子访问。
互斥量有两种状态：已锁定(locked)和未锁定(unlocked)。
任何时候，至多只有一个线程可以锁定该互斥量。试图对已经锁定的某一互斥量再次加锁，将可能阻塞线程或者报错失败，具体取决于加锁时使用的方法。
一旦线程锁定互斥量，随即成为该互斥量的所有者，只有所有者才能给互斥量解锁。
一般情况下，对每一共享资源（可能由多个相关变量组成）会使用不同的互斥量，每一线程在访问同一资源时将采用如下协议:

针对共享资源锁定互斥量
访问共享资源
对互斥量解锁

加锁是在临界区对共享数据操作；
如果多个线程试图执行这一块代码（一个临界区)，事实上只有一个线程能够持有该互斥量(其他线程将遭到阻塞)，即同时只有一个线程能够进入这段代码区域，如下图所示：

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/*互斥量的类型 pthread_mutex_tint pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr); - 初始化互斥量- 参数：- mutex ：需要初始化的互斥量变量- attr ：互斥量相关的属性，NULL- restrict : C语言的修饰符，被修饰的指针，不能由另外的一个指针进行操作。pthread_mutex_t *restrict mutex = xxx; pthread_mutex_t * mutex1 = mutex; --不能这样操作，有restrict关键词int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); - 释放互斥量的资源int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); - 加锁，阻塞的，如果有一个线程加锁了，那么其他的线程只能阻塞等待- 成功返回 0int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); - 尝试加锁，如果加锁失败，不会阻塞，会直接返回。int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); - 解锁*/#include #include #include // 全局变量，所有的线程都共享这一份资源。int tickets = 1000; // 创建一个互斥量 --在全局区创建pthread_mutex_t mutex; void * sellticket(void * arg) {// 卖票while(1) {// 加锁pthread_mutex_lock(&mutex); if(tickets > 0) {usleep(6000); printf("%ld 正在卖第 %d 张门票\n", pthread_self(), tickets); tickets--; }else {// 解锁pthread_mutex_unlock(&mutex); break; }// 解锁pthread_mutex_unlock(&mutex); }return NULL; }int main() {// 初始化互斥量pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 创建3个子线程pthread_t tid1, tid2, tid3; pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL); // 回收子线程的资源,阻塞pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); pthread_join(tid3, NULL); pthread_exit(NULL); // 退出主线程// 释放互斥量资源pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; }

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