多进程、多线程同步(通讯)的方法

本文详细介绍了进程间通信(IPC)的各种方式,包括管道、有名管道、高级管道、信号量、消息队列、信号、共享内存和套接字。同时,深入探讨了线程间的通信机制,如互斥锁、读写锁、条件变量和信号量机制。对比了互斥锁与信号量在应用上的区别。

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进程间通讯:

  • 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 (namedpipe) : 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。

  • 高级管道(popen):将另一个程序当做一个新的进程在当前程序进程中启动,则它算是当前程序的子进程,这种方式我们成为高级管道方式。

  • 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。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。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( messagequeue ) : 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 ( sinal ) :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( sharedmemory ) :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,它可用于不同及其间的进程通信。

注意:临界区则是一种概念,指的是访问公共资源的程序片段,并不是一种通信方式。

线程通讯:

  • 互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。
  • 读写锁允许多个线程同时读共享数据,而对写操作是互斥的。
  • 条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
  • 信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量
  • 信号机制(Signal): 类似进程间的信号处理

提问:互斥锁与信号量的区别?
答:互斥锁用于线程的互斥,信号量用于线程的同步。这是互斥锁和信号量的根本区别,也就是互斥和同步之间的区别。同时互斥锁的作用域仅仅在于线程,信号量可以作用于线程和进程。

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