对线程、互斥、同步、信号量的内在关联性的简单讨论

多线程编程中，在一个程序中使用多线程，一般很少有多个线程能在其生命周期内进行完全独立的操作。这些线程共享该进程空间的内存和文件句柄资源，多个线程竞争地获得这些资源。为了防止多个线程访问资源的不一致性，就需要用到互斥量，互斥量本质上讲就是一把锁，该锁保护一个或者一些资源。一个线程如果需要访问该资源必须要获得互斥量，并对其加锁。这时如果其他线程如果想访问该资源也必须要获得该互斥量，但是锁已经加锁，所以这些进程只能阻塞，直到获得该锁的线程解锁。这时阻塞的线程里面有一个线程获得该互斥量并加锁，获准访问该资源。其他的线程继续阻塞，周而复始。

说道互斥就必须说道同步。同步即是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

要实现同步和互斥这种机制，就需要使用信号量。信号量中记录着信号量的值和等待该信号量的进程队列。对信号量进行p,v操作来对资源进行加锁或释放动作。

生产者消费者同步的理论模型：

1． 生产者进行生产将物品放入仓库，同一时间只能有一个生产者将物品放入仓库，如果仓库满，生产者等待。

2． 消费者从仓库中取出物品，同一时间只能有一个消费者取出物品，如果仓库空， 消费者等待；

3． 生产者将物品放入仓库时消费者不能同时取；

4． 消费者取物品时生产者不能放入物品；

同步机制的关键伪代码：

Producer---生产者进程Consumer---消费者进程

Buffer:array[0....k-1] in,out:0...k-1 -----(数据类型：integer，in记录第一个空缓冲区，out记录第一个不空的缓冲区)

S1,s2,mutex:semaphore (s1控制缓冲区不满,s2控制缓冲区不空,mutex保护临界区)

初始化:s1=k,s2=0,mutex=1

/*producer（生产者进程）：*/
Item_Type item;
{
while (true)
{
produce(&item);
p(s1);
p(mutex);
buffer[in]:=item;
in:=(in+1) mod k;
v(mutex);
v(s2);
}
}

/*consumer（消费者进程）：*/
Item_Type item;
{
while (true)
{
p(s2);
p(mutex);
item:=buffer[out];
out:=(out+1) mod k;
v(mutex);
v(s1);
consume(&item);
}
}

本文只是对对线程、互斥、同步、信号量的简单讨论，其中大部分内容均是网络收集的。

更多关于多线程变成只是可以关注：开源文档：http://docs.huihoo.com/

关于本文可以参考：http://www.eygle.com/digest/2004/12/osprocess_lock_latchs_emaphores.html