线程同步的方式:1.互斥锁(Mutex), 2.条件变量(condition variable), 3.信号量(Semaphore) 。
一、互斥锁
互斥锁的理解相对比较简单,就是每个线程对资源互斥访问时,必须加上互斥锁的保护。
更深一层:为了减少线程被阻塞的机会,有的os提供了一种对于mutext的另一个中操作---Trylock,用Trylock去检测mutex的状态,如果是lock状态,返回失败,否则返回成功。
二、条件变量
条件变量的诞生背景:当线程A去访问临界资源1时,还需要访问另一个临界资源2。同时另一个线程B去访问临界资源2时,还需要访问临界资源1。这种场景下会概率性的产生死锁现象。 死锁时的调度顺序请读者自行理解,这里不再赘述。
为了解决这个死锁问题,进而引入了条件变量。
所以条件变量的使用通常都是和互斥锁配套使用的。创建一个互斥锁时便联系着一个条件变量。单纯的互斥锁用于短期的锁定,保证各个线程互斥的进入临界资源。
条件变量则用于线程的长期等待,直至所有资源都可用。
核心接口:
①等待条件成立.pthread_wait(condition,mutext),在wait的同时接口内部会同时unlock对应的Mutex
②激活条件变量:pthread_cond_signal(condition),pthread_cond_broadcast(激活所有等待线程)
更深一层:如果条件变量释放的是一个临界资源,则此时唤醒此条件变量上等待的某一线程。
如果条件变量释放的是一个数据文件,则当一个写线程完成写操作后,需要唤醒其他的读线程。
三、信号量
信号量分为私用信号量和共用信号量。当信号量的资源为1时,实际就是Mutex了。
一般我们代码用的都是私用信号量,工程师自己负责创建,调用和释放。
公用信号量:由OS为它分配存储空间,工程师如果自己忘记释放,OS会负责释放
本文详细介绍了线程同步中的三种主要方式:互斥锁、条件变量及信号量,并阐述了它们的工作原理及应用场景。互斥锁确保线程对资源的独占访问;条件变量解决因多个资源依赖导致的死锁问题;信号量则进一步提供了更为灵活的资源控制手段。
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