线程同步与进程通信机制-优快云博客

线程同步机制：

各个线程可以访问进程中的公共变量，资源，所以使用多线程的过程中需要注意的问题是如何防止两个或两个以上的线程同时访问同一个数据，以免破坏数据的完整性。数据之间的相互制约包括
1、直接制约关系，即一个线程的处理结果，为另一个线程的输入，因此线程之间直接制约着，这种关系可以称之为同步关系
2、间接制约关系，即两个线程需要访问同一资源，该资源在同一时刻只能被一个线程访问，这种关系称之为线程间对资源的互斥访问，某种意义上说互斥是一种制约关系更小的同步。

线程间的同步方式有四种：

临界区(Critical Section)、互斥量(Mutex)、事件(Event)、信号量(Semaphore)
1、临界区：

又称阻塞,通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问，如果有多个线程试图访问公共资源，那么在有一个线程进入后，其他试图访问公共资源的线程将被挂起，并一直等到进入临界区的线程离开，临界区在被释放后，其他线程才可以抢占。
使用临界区域的第一个忠告就是不要长时间锁住一份资源。这里的长时间是相对的，视不同程序而定。对一些控制软件来说，可能是数毫秒，但是对另外一些程序来说，可以长达数分钟。但进入临界区后必须尽快地离开，释放资源。如果不释放的话，会如何？答案是不会怎样。如果是主线程（GUI线程）要进入一个没有被释放的临界区，呵呵，程序就会挂了！临界区域的一个缺点就是：Critical Section不是一个核心对象，无法获知进入临界区的线程是生是死，如果进入临界区的线程挂了，没有释放临界资源，系统无法获知，而且没有办法释放该临界资源。
2、互斥量：

采用互斥对象机制。只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以能保证公共资源不会同时被多个线程访问。互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享，还能实现不同应用程序的公共资源安全共享
互斥比较类似阻塞，关键在于互斥可以跨进程的线程同步，而且等待一个被锁住的Mutex可以设定TIMEOUT，不会像Critical Section那样无法得知临界区域的情况，而一直死等。很多只允许应用程序运行一次的实例就是用互斥方法来实现的。当一个互斥对象不再被一个线程所拥有，它就处于发信号状态。此时首先调用waitForsingleobject()的线程就成为该互斥对象的拥有者，此互斥对象设为不发信号状态。当线程调用releaseMutex()并传递一个互斥对象的句柄作为参数时，这种拥有关系就被解除，互斥对象重新进入发信号状态。
3、信号量：

它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目, 信号量增加了资源计数的功能，预定数目的线程允许同时进入要同步的代码。
4、事件：

通过通知操作的方式来保持线程的同步，还可以方便实现对多个线程的优先级比较的操作。

进程通讯机制：

进程间通信又称IPC(Inter-Process Communication),指多个进程之间相互通信，交换信息的方法。根据进程通信时信息量大小的不同,可以将进程通信划分为两大类型:
1、低级通信,控制信息的通信(主要用于进程之间的同步,互斥,终止和挂起等等控制信息的传递)
2、高级通信,大批数据信息的通信(主要用于进程间数据块数据的交换和共享,常见的高级通信有管道,消息队列,共享内存等).

管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
有名管道 (named pipe) ：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
信号量( semophore ) ：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。不是用于交换大批数据,而用于多线程之间的同步.常作为一种锁机制,防止某进程在访问资源时其它进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
消息队列( message queue ) ：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
信号 ( signal ) ：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
[共享内存( shared memory )] ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
套接字( socket ) ：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。