2024.12.16（线程同步）-优快云博客

作业：一：使用无名信号量实现输出春夏秋冬。

#include <myhead.h>
sem_t sem1,sem2,sem3,sem4;  //申请无名信号量

void *fun1()
{
	while(1)
	{
		sem_wait(&sem1);
		sleep(1);
		printf("春\t");
		sem_post(&sem2);
	}
}
void *fun2()
{
	while(1)
	{
		sem_wait(&sem2);
		sleep(1);
		printf("夏\t");
		sem_post(&sem3);
	}
}
void *fun3()
{
	while(1)
	{
		sem_wait(&sem3);
		sleep(1);
		printf("秋\t");
		sem_post(&sem4);
	}
}
void *fun4()
{
	while(1)
	{
		sem_wait(&sem4);
		sleep(1);
		printf("冬\n");
		sem_post(&sem1);
	}
}



int main(int argc, const char *argv[])
{
	//作业：一：使用无名信号量实现输出春夏秋冬。
	pthread_t tid1,tid2,tid3,tid4;
	sem_init(&sem1,0,1);
	sem_init(&sem2,0,0);
	sem_init(&sem3,0,0);
	sem_init(&sem4,0,0);

	if(pthread_create(&tid1,NULL,fun1,NULL)==-1)
	{
		perror("pthread_create");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid2,NULL,fun2,NULL)==-1)
	{
		perror("pthread_create");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid3,NULL,fun3,NULL)==-1)
	{
		perror("pthread_create");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid4,NULL,fun4,NULL)==-1)
	{
		perror("pthread_create");
		return -1;
	}
	sleep(1);
	while(1);
	sem_destroy(&sem1);
	sem_destroy(&sem2);
	sem_destroy(&sem3);
	sem_destroy(&sem4);
	return 0;
}

二：生产者消费者模型使用条件变量实现一遍。

#include <myhead.h>

//1.创建进程（一个生产线，MAX个消费者）
//2.写出线程函数
//3.条件变量
//4.回收线程

#define MAX 10
int k =0; 	
pthread_cond_t cond; 		//定义条件变量
pthread_mutex_t fastmutex; 	//定义互斥锁
void *fun1()
{
	int n=0; 			//生产的总量（循环退出条件）
	while(n<10)
	{
		sleep(1);
		printf("生产者%ld生产了%d辆车\n",pthread_self(),++k);
		n++;
		pthread_cond_signal(&cond); 		//唤醒一个消费者
	}
	pthread_exit(NULL); 				//退出当前线程
}

void *fun2()
{
	//先上锁后唤醒
	pthread_mutex_lock(&fastmutex); 		//上锁保证该资源不会被其他线程访问
	pthread_cond_wait(&cond,&fastmutex); 		//等待被唤醒
	printf("消费者%ld消费了k=%d\n",pthread_self(),k--);

	//解锁
	pthread_mutex_unlock(&fastmutex);
	pthread_exit(NULL); 		//退出当前进程

}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	//二：生产者消费者模型使用条件变量实现一遍。
	pthread_t tid1,tid2[MAX];
	pthread_cond_init(&cond,NULL); 			//初始化条件变量
	pthread_mutex_init(&fastmutex,NULL); 		//初始化互斥锁

	if(pthread_create(&tid1,NULL,fun1,NULL)==-1)
	{
		perror("pthread_create");
		return -1;
	}
	for(int i=0;i<MAX;i++)
	{
		if(pthread_create(&tid2[i],NULL,fun2,NULL)==-1)
		{
			perror("pthread_create");
			return -1;
		}
	}
	pthread_join(tid1,NULL);
	for(int i=0;i<MAX;i++)
	{
		pthread_join(tid2[i],NULL);
	}
	pthread_mutex_destroy(&fastmutex);
	pthread_cond_destroy(&cond);
	sleep(1);

	return 0;
}

4、线程同步之无名信号量

1、无名信号量，本质也是一个临界资源（全局变量），维护了一个value值，限制线程的访问个数。

2、value值是1时线程获取临界资源，并将value值 -1。

3、当线程执行结束后重新将value值+1，释放资源。

        #include <semaphore.h>

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

        功能：初始化无名信号量

        参数1：无名信号量的地址

        参数2： 0：同一进程下的线程共享信号量

                        非0：不同进程之间共享

        参数3：无名信号量的初始值。

        返回值：成功返回0，失败返回-1，并置位错误码。

                int sem_post(sem_t *sem);

        功能：释放无名信号量，实质sem+=1操作

        参数：无名信号量地址

        返回值：成功返回0，失败信号量的值没有+1操作，返回-1，并置位错误码。

                int sem_wait(sem_t *sem);

        功能：申请无名信号量，实质sem-=1操作

        参数：无名信号量地址

        返回值：成功返回0，失败信号量的值没有+1操作，返回-1，并置位错误码。

                int sem_destroy(sem_t *sem);

        功能：销毁无名信号量

        参数：无名信号量的地址

        返回值：成功返回0，失败返回-1，并置位错误码。

5、线程同步之条件变量

1、例如：生产者先让消费者组成一个队列，生产者生产了一台劳斯莱斯，唤醒第一个消费者来消费，然后再生产第二台劳斯莱斯，唤醒第二个消费者来消费，这样可以精确化的控制生产者线程和消费者线程的协同。

2、条件变量的本质，维护了一个队列，每次唤醒一个消费者来消费。但是队列中线程之间要排队，进入队列时也会产生竞态现象，所以，条件变量需要加上互斥锁一起使用才行。

3、条件变量经常会和互斥锁一起配合使用。

        #include <pthread.h> pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

                        //静态初始化条件变量

             int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);

        功能：动态初始化条件变量

        参数1：条件变量的地址

        参数2：条件变量的默认属性填NULL

        返回值：成功返回0，失败返回非0

                int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

        功能：唤醒一个处于等待状态（等待条件变量）的线程

        参数：条件变量的地址。

        返回值：成功返回0，失败返回非0

                int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

        功能：唤醒所有处于等待状态（等待条件变量）的线程

        参数：条件变量的地址。

        返回值：成功返回0，失败返回非0

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

        功能：等待被其他线程唤醒

        参数1：条件变量的地址

        参数2：互斥锁的地址

        返回值：成功返回0，失败返回非0

                int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

        功能：销毁条件变量

        参数：条件变量的地址

        返回值：成功返回0，失败返回非0

思维导图