linux网络编程----->线程同步-->信号量

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linux网络编程----->线程同步-->信号量

技术小胖子 2017-11-16 18:37:00 浏览417
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开发使用多线程过程中, 不可避免的会出现多个线程同时操作同一块共享资源, 当操作全部为读时, 不会出现未知结果, 一旦当某个线程操作中有写操作时, 就会出现数据不同步的事件. 

    而出现数据混乱的原因:


    • 资源共享(独享资源则不会)

    • 调试随机(对数据的访问会出现竞争)

    • 线程间缺少必要的同步机制   

    以上三点, 前两点不能被改变. 欲提高效率, 传递数据, 资源必须共享. 只要资源共享, 就一定会出现线程间资源竞争, 只要存在竞争关系, 数据就会出现混乱.

    所以只能从第三点着手, 使多个线程在访问共享资源的时候, 出现互斥.

线程同步:

    指在一定的时间里只允许某一个进程访问某个资源,而在此时间内,不允许其它线程对该资源进行操作.

    

线程的同步机制:


    • 互斥量(互斥锁)

    • 读写锁

    • 条件变量(需要配合互斥量(互斥锁)来使用)

    • 信号量        

    前两章已经介绍完了互斥量(互斥锁),读写锁,和条件变量, 本章来介绍重点的信号量


    信号量又称进化版的互斥锁----> 互斥锁只能同时有一个线程进行访问,而信号量可以同时有N个线程同时进行.

    由于互斥锁的粒度比较大,如果我们希望在多个线程间结某一对象的部分数据进行共享,使用互斥锁是没有办法实现的,只能将整个数据对象锁住.这样虽然达到了多线程操作共享数据时保证数据正确性的目的,却无形之中导致线程的并发性下降.线程从并行执行,变成了串形执行.与直接使用单进程无异.

    信号量,是相对折中的一种处理方式,既能保证同步,数据不混乱,又能提高线程并发性.


    首先来看看条件变量所常用的函数:

        sem_init(sem_t* sem, int pshared, unsigned int value); 

            作用:初始化一个信号量

            参数1: sem信号量

            参数2: pshared 取0用于线程间,取非0(一般为1)用于进程间

            参数3: value 指定信号量的初值


        sem_destroy(sem_t* sem);

            作用:销毁一个信号量

            参数: 指定一个已经初始化的sem信号量


        sem_wait(sem_t* sem);

            作用:给信号量加锁(对信号量的值作--操作,如果此时信号量的值已为0 阻塞等待)

            参数:指定一个已经初始的sem信号量


        sem_post(sem_t* sem);

            作用:给信号量解锁(对信号量的值作++操作)

            参数:指定一个已经初始的sem信号量


        sem_trywait(sem_t* sem);

            作用:尝试对信号量加锁(如果此时信号量的值已为0,立即返回.不会阻塞)

            参数:指定一个已经初始的sem信号量


        sem_timedwait(sem_t* sem, const struct timespec* abs_timeout);

            作用:限定时间内对信号量尝试加锁(时间为当前绝对时间)

            参数1: 指定一个已经初始化的sem信号量

            参数2: 指定绝对时间  结构体如下struct timespec{

                                                time_t tv_sec;    //秒

                                                long tv_nsec;     //纳秒

                                            };

        

        案例:一个线程读用户输入,另一个线程打印"hello world".如果用户无输入,则每隔5秒向屏幕打印一个"hello world";如果用户有输入,则立即打印"hello world"到屏幕[思考]

                           

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
 
sem_t sem; //全局信号量
 
 
void* thread_handler(void* agrs){
     
    struct timespec tv = { time(NULL)+5, 0};  //初始化当前时间
    while(1){
        //定时获取信号量
        sem_timedwait(&sem, &tv);
        //如果用户有输入,立即打印, 否则5秒后打印
        printf("hello world\n");
        //重新设置绝对时间
        tv.tv_sec = time(NULL)+5;
        tv.tv_nsec = 0;
    }
}
 
int main(int argc, char* agrv[]){
    pthread_t tid;
    //初始化信号量,支持线程间,开始初值为0
    sem_init(&sem, 0, 0);
 
    //创建线程
    pthread_create(&tid, NULL, thread_handler, NULL);
 
    char buf[BUFSIZ] = { 0 };
    while(1){
        //阻塞读取用户输入
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        //信号量值+1
        sem_post(&sem);
    }
 
    //等待线程退出
    pthread_join(tid, NULL);
             
    return 0;
}

提示:信号量在线程池中多有应用.务必熟练.






      本文转自asd1123509133 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/lisea/1790469,如需转载请自行联系原作者


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