多线程同步机制,锁的必要条件

创建

      在同一个进程中的多线程是处于同一个地址空间内,即只要知道一个线程的地址,就能够在另一个线程中访问该地址的内容,本文即介绍同一个进程中的多线程使用方式。

      C++创建多线程指定线程的启动函数和传递参数不同。可以给pthread_create函数传递C++类的静态成员函数和该类的对象指针,因为在不同线程之间的地址是处于同一个地址空间内,所以其他线程也可以访问到。从而通过这种方式,在C++类的静态方法中操作本身类的成员或成员函数,即使本身的成员是私有类型,在静态方法中依然能够使用。

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1.临界资源

  临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源各进程采取互斥的方式,实现共享的资源称作临界资源。属于临界资源的硬件有,打印机,磁带机等;软件有消息队列,变量,数组,缓冲区等。诸进程间采取互斥方式,实现对这种资源的共享。

2.临界区

  每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区criticalsection),每次只允许一个进程进入临界区,进入后,不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源还是软件临界资源,多个进程必须互斥的对它进行访问。多个进程涉及到同一个临界资源的的临界区称为相关临界区使用临界区时,一般不允许其运行时间过长,只要运行在临界区的线程还没有离开,其他所有进入此临界区的线程都会被挂起而进入等待状态,并在一定程度3上影响程序的运行性能。

3. 死锁.

一个线程循环给资源加锁成为死锁,因为同一个线程,系统将会允许执行。


互斥锁锁的是什么? 简单来说锁的是同一时刻其他线程执行pthread_mutex_lock 和pthread_mutex_unlock之间的代码


死锁 (deallocks) 是指两个或两个以上的进程(线程)在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程(线程)称为死锁进程(线程)。 由于资源占用是互斥的,当某个进程提出申请资源后,使得有关进程(线程)在无外力协助下,永远分配不到必需的资源而无法继续运行,这就产生了一种特殊现象死锁。

产生死锁的四个必要条件

(1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程(线程)使用。
(2) 请求与保持条件:一个进程(线程)因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
(3) 不剥夺条件 : 此进程(线程)已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
(4) 循环等待条件 : 多个进程(线程)之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

本文将介绍linux系统下多线程编程中,线程同步的各种方法。包括:

  1. 互斥量(mutex)

    互斥量是一把锁,保护某个资源,若一个线程想访问某个资源,但该资源已经上锁的话,线程只能阻塞等待,直到该资源解锁,只有线程获得互斥量并加锁,才能访问该资源。

  2. 读写锁  读写锁适合于对数据结构的读次数比写次数多得多的情况.因为,读模式锁定时可以共享,以写 模式锁住时意味着独占,所以读写锁又叫共享-独占锁.
  3. 条件变量
  4. 信号量  

    信号量(semaphore)简单好理解,不知道它有什么缺点,在《unix 环境高级编程》中居然没有讲。我们大学课堂,上操作系统,各种PV操作,其实就是在操作信号量。

    信号量的具体使用方法  man sem_init

    相关的几个系统调用:

    sem_init
    sem_wait
    sem_trywait
    sem_post
    sem_getvalue
    sem_destory
  5. 文件互斥

与互斥锁不同,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。

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