Day 56 同步

1.同步概念：

所谓同步，即同时起步，协调一致。不同的对象，对 “ 同步 ” 的理解方式各有不同。如，设备同步，是指在两个设备之间规定一个共同的时间参考 : 数据库同步，是指让两个或多个数据库内容保持一致，或者按 需要部分保持一致 : 文件同步，是指让两个或多个文件夹里的文件保持一致。

2.线程同步：

同步即协同步调，对公共区域数据按预定的先后次序访问，防止数据混乱。

线程同步，指一个线程发出某一功能调用时， 在没有得到结果之前，该调用不返回。同时其它线程为保证数据一致性，不能调用该功能。

“ 同步 ” 的目的，是为了避免数据混乱，解决与时间有关的错误。实际上，不仅线程间需要同步，进程间、信号间等等都需要同步机制。

因此， 所有 “ 多个控制流，共同操作一个共享资源 ” 的情况，都需要同步 。

3.数据混乱的原因：

1. 资源共享 ( 独享资源则不会 )

2. 调度随机 ( 意味着数据访问会出现竞争 )

3. 线程间缺乏必要的同步机制

以上 3 点中，前两点不能改变，欲提高效率，传递数据，资源必须共享。只要共享资源，就一定会出现竞争。只要存在竞争关系，数据就很容易出现混乱。

所以只能从第三点着手解决。使多个线程在访问共享资源的时候，出现互斥。

4.互斥量：

Linux 中提供一把互斥锁 mutex ( 也称之为互斥量 ) 。

每个线程在对资源操作前都尝试先加锁，成功加锁才能操作。操作结束解锁。资源还是共享的，线程间也还是竞争的， 但通过 “ 锁 ” 就将资源的访问变成互斥操作，而后与时间有关的错误也不会再产生了。

但，应注意 : 同一时刻，只能有一个线程持有该锁。

当 A 线程对某个全局变量加锁访问， B 在访问前尝试加锁，拿不到锁， B 阻塞。 C 线程不去加锁，而直接访问该全局变量，依然能够访问，但会出现数据混乱。

所以，互斥锁实质上是操作系统提供的一把 “ 建议锁 ”( 又称 “ 协同锁 ”) ，建议程序中有多线程访问共享资源的时候使用该机制。但 , 并没有强制限定。 因此，即使有了 mutex ，如果有线程不按规则来访问数据，依然会造成数据混乱。

 

5.互斥锁主要应用函数：

pthread_mutex_init 函数。

pthread_mutex_destroy 函数。

pthread_mutex_lock 函做。

pthread_mutex_trylock 函数。

pthread_mutex_unlock 函数。

以上 5 个函数的返回值都是：成功返回 0 ，失败返回错误号。

pthread_mutex_t 类型，其本质是一个结构体。 为简化理解，应用时可忽略其实现细节，简单当成

整数看待。

pthread_mutex_t mutex ；变量 mutex 只有两种取值 1 、 0 。

6.使用互斥锁的步骤：

1. pthread_mutex_t mutex ： 创建锁

2. pthread_mutex_init ：初始化

3. pthread_mutex_lock ：加锁

4. 访问共享数据 (stdout)

5. pthread_mutex_unlock ：解锁

6. pthread_mutex_destroy ：销毁锁

7.加锁和解锁：

lock 尝试加锁，如果加锁不成功，线程阻塞，阻塞到持有该互斥量的其他线程解锁为止

unlock 主动解锁函数。同时将阻塞在该锁上的所有线程全部唤醒，至于哪个线程先被唤醒，取决于优先级、调度。默认 : 先阻塞、先唤醒。

例如 : T1 T2 T3 T4 使用一把 mutex 锁。 T1 加锁成功，其他线程均阻塞，直至 T1 解锁。 T1 解锁后， T2 T3T4 均被唤醒，并自动再次尝试加锁。

可假想 mutex 锁 init 成功初值为 1. lock 功能是将 mutex--. 而 unlock 则将 mutex++ 。

8.trylock和lock：

lock 加锁失败会阻塞，等待锁释放。

trylock 加锁失败直接返回错误号 ( 如 : EBUSY ）不阻塞

使用注意事项：

尽量保证锁的粒度，越小越好。 ( 访问共享数据前， 加锁。访问结束后，应立即解锁 ）

互斥锁：本质是结构体，我们可以看做是整数，初值为 1 （ pthread_mutex_init() 函数调用成功）

加锁： -- 操作，阻塞线程。

解锁： ++ 操作，唤醒阻塞在锁上的线程

try 锁：尝试加锁，成功 -- ；失败，继续其他业务功能代码

9.死锁：

是使用锁不恰当导致的现象

1. 线程试图对同一个互斥量 A 加锁两次。（连续调用 pthread_mutex_lock 两次及以上）

2.线程1拥有A锁，请求获得B锁:线程2拥有B锁，请求获得A锁。

 

10.读写锁：

与互斥量类似，但读写锁允许更高的并行性。

其特性为 : 锁只有一把；写独占，读共享；写锁优先级高；

读写锁状态：

特别强调。读写锁只有一把，但其具备两种状态 :

1. 读模式下加锁状态 ( 读锁 ) 。

2. 写模式下加锁状态 ( 写锁 ) 。

读写锁特征：

1. 读写锁是 “ 写模式加锁 ” 成功时， 其他线程尝加锁都会被阻塞。

2. 读写锁是 “ 读模式加锁 ” 成功时，其他线程以写模式加锁会阻塞。

3. 读写锁是 “ 读模式加锁 ” 时，既有试图以写模式加锁的线程，也有试图以读模式加锁的线程。那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求。优先满足写模式锁。 读锁、写锁并行阻塞，写锁优先级高 .

读写锁也叫共享 – 独占锁。

a. 当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的，其他读线程可以读取内容

b. 当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的，其他尝试操作的线程均会被阻塞

读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。

读写锁主要应用函数：

pthread_rwlock_init 函数。

pthread_rwlock_destroy 函数。

pthread_rwlock_rdlock 函数。

pthread_rwlock_wrlock 函数。

pthread_rwlock_tryrdlock 函数。

pthread_rwlock_trywrlock 函数。

pthread_rwlock_unlock 函数。

以上 7 个函数的返回值都是，成功返回 0 ，失败直接返 回惜误号。 pthread_rwlock_t 类型 用于定义一个读写锁变量

pthread_rwlock_t rwlock;

初始化：

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,

const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

参 1 ：传读写锁变量

参 2 ： attr 表示读写锁属性，通常使用默认值，传 NULL 即可。

销毁：

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

参 1 ：传读写锁变量

读方式请求读写锁：

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

参 1 ：传读写锁变量

写方式请求读写锁：

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

参 1 ：传读写锁变量

解锁：

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

参 1 ：传读写锁变量