Linux线程3种同步方法

一、互斥锁(mutex)

通过锁机制实现线程间的同步。
初始化锁。在Linux下，线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t。在使用前,要对它进行初始化。

静态分配：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

动态分配：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);

加锁。对共享资源的访问，要对互斥量进行加锁，如果互斥量已经上了锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

解锁。在完成了对共享资源的访问后，要对互斥量进行解锁。

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

销毁锁。锁在是使用完成后，需要进行销毁以释放资源。

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<semaphore.h>

/*
* 实现i++功能
*
* */
sem_t sem;
int i=0;
void couta(){
while(1){
sem_wait(&sem);
i++;
printf("%d ",i);
sem_post(&sem);
}
}

void coutb(){
while(1){
sem_wait(&sem);
i++;
printf("%d ",i);
sem_post(&sem);
}
}

void init(){
sem_init(&sem,0,1);
}
int main(int argc,char**argv){
pthread_t ta,tb;
init();
pthread_create(&ta,NULL,couta,0);
pthread_create(&tb,NULL,coutb,0);
pthread_join(ta,NULL);
pthread_join(tb,NULL);
sem_destroy(&sem);
return 0;
}

二、条件变量(cond)

互斥锁不同，条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程，直到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用。条件变量分为两部分: 条件和变量。条件本身是由互斥量保护的。线程在改变条件状态前先要锁住互斥量。条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。如果一个条件为假，一个线程自动阻塞，并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件，它发信号给关联的条件变量，唤醒一个或多个等待它的线程，重新获得互斥锁，重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存，条件变量可以被用来实现这两进程间的线程同步。
初始化条件变量。

静态态初始化，pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIER;

动态初始化，int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);

等待条件成立。释放锁,同时阻塞等待条件变量为真才行。timewait()设置等待时间,仍未signal,返回ETIMEOUT(加锁保证只有一个线程wait)

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime);

激活条件变量。pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast（激活所有等待线程）

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有线程的阻塞

清除条件变量。无线程等待,否则返回EBUSY

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<time.h>
#include"pthread.h"

/*
*
* 输出a b a b a b ...
*/

pthread_cond_t aout;
pthread_cond_t bout;
pthread_mutex_t lock;
void init(){
pthread_mutex_init(&lock,NULL);
pthread_cond_init(&aout,NULL);
pthread_cond_init(&bout,NULL);
}

void couta(){
while(1){
pthread_mutex_lock(&lock);
printf("a ");
pthread_cond_signal(&bout);
pthread_cond_wait(&aout,&lock);
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
}

void coutb(){
while(1){
pthread_mutex_lock(&lock);
printf("b ");
pthread_cond_signal(&aout);
pthread_cond_wait(&bout,&lock);
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
}
int main(int argc,char**argv){
init();
pthread_t ta,tb;
pthread_create(&ta,NULL,couta,0);
pthread_create(&tb,NULL,coutb,0);
pthread_join(ta,NULL);
pthread_join(tb,NULL);
pthread_mutex_destroy(&lock);
pthread_cond_destroy(&aout);
pthread_cond_destroy(&bout);
return 0;
}

三、信号量(sem)

如同进程一样，线程也可以通过信号量来实现通信，虽然是轻量级的。信号量函数的名字都以"sem_"打头。线程使用的基本信号量函数有四个。
信号量初始化。

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

这是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项(linux 只支持为0，即表示它是当前进程的局部信号量)，然后给它一个初始值VALUE。

等待信号量。给信号量减1，然后等待直到信号量的值大于0。

int sem_wait(sem_t *sem);

释放信号量。信号量值加1。并通知其他等待线程。

int sem_post(sem_t *sem);

销毁信号量。我们用完信号量后都它进行清理。归还占有的一切资源。

int sem_destroy(sem_t *sem);

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<semaphore.h>

/*
* 实现i++功能
*
* */
sem_t sem;
int i=0;
void couta(){
while(1){
sem_wait(&sem);
i++;
printf("%d ",i);
sem_post(&sem);
}
}

void coutb(){
while(1){
sem_wait(&sem);
i++;
printf("%d ",i);
sem_post(&sem);
}
}

void init(){
sem_init(&sem,0,1);
}
int main(int argc,char**argv){
pthread_t ta,tb;
init();
pthread_create(&ta,NULL,couta,0);
pthread_create(&tb,NULL,coutb,0);
pthread_join(ta,NULL);
pthread_join(tb,NULL);
sem_destroy(&sem);
return 0;
}