Linux线程、信号量心得

与进程区别

进程是资源分配的基本单位，线程是cpu执行的基本单位；进程可以看作做是公司管理层，线程则是真正干活的人。

线程可看作是进程的一个执行单元，多个线程共享了同一个进程的地址、文件描述符、文件系统信息等；

同一进程的多线程之间通信开销更小，但也出现了线程同步问题；

同一进程的每个多线程有独立的栈空间，所以线程的创建、销毁、切换比进程消耗资源更少，更适合高并发。

多进程资源隔离比多线程更好。

线程终止

线程本身调用：pthread_exit

其他线程调用：pthread_cancle

pthread_join：等待 线程终止并回收资源；

detached： 主线程不需要等待线程终止，当线程终止后，其资源会自动被系统回收。

线程同步

当多个线程并发访问和修改同一个共享资源（如全局变量）时，如果没有适当的同步

措施，就会导致竞态条件。

可以通过加锁，来避免竞态协议：

互斥锁

同一时刻只有一个线程可执行临界区的代码（类似FreeRtos里的临界区保护）。

初始化：创建互斥锁并初始化。

->

锁定：        获取互斥锁。      如果锁已经被其他线程持有，调用线程将阻塞；

尝试锁定：尝试获取互斥锁。如果锁已被持有，                  立即返回而不是阻塞。

->

解锁：释放互斥锁，使其可被其他线程获取。

->

销毁：清理互斥锁资源。

读写锁

读操作：在读写锁的控制下，多个线程可以同时获得读锁。这些线程可以并发地读取

共享资源，但它们的存在阻止了写锁的授予。

写操作： 如果至少有一个读操作持有读锁，写操作就无法获得写锁 （避免线程在读取时资源被修改，导致不同线程读取的内容不同） 。写操作将会阻塞， 直到所有的读锁都被释放。

写饥饿

读操作并发性过高，导致写操作迟迟不能执行。此时可以将策略改为“写优先”来避免。

自旋锁

线程在循环中等待获取，使用于上锁时间很短的资源（避免一直等待浪费资源），主要用于linux内核

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信号量

与共享存储等不同，在 Linux 中，信号量是用来协调进程或线程的执行的、

解决多个 进程或线程 间的同步与互斥问题。并不承担传输数据的职责。

互斥（二进制信号量）

确保多个进程或线程 不会同时访问临界区，使 一个线程独占当前资源 。

• 创建互斥量：使用pthread_mutex_init函数初始化互斥量。
• 加锁： 使用pthread_mutex_lock函数获取（加锁）互斥量。如果互斥量已被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到互斥量可用。
• 解锁： 使用pthread_mutex_unlock函数释放（解锁）互斥量，使其它线程可以获取。

同步（计数信号量）

协调多个进程或线程的执行顺序（排序），确保它们按照一定的 顺序执行 。

在只有两个线程的情况下，计数信号量的使用和FreeRtos中的计数型信号量挺相似的，释放（+1）；获取（-1）。可以通过读取信号量值来进行排序。

通常，从编码复杂度和效率的角度考虑，进程间通信用有名信号量，线程间通信用无名信号量。 

但如果都要使用进程间通信的话：

有名信号量是 通过 唯一的信号量 名称在操作系统中唯一标识的；

无名信号量是 通过 共享内存 ，在进程间共享 内存地址，进而实现通信 。

线程池

线程池（线程的集合）可以有效地处理并发任务，而无需每次都创建和销毁线程（ 线程复用 ）；

这种方法可以减少线程创建和销毁的开销，提高性能和资源利用率；

通过线程池可以很好的控制最多有多少个线程同时运行，如果不使用线程池的话，cpu可能无法同时处理这么多任务（ 线程数量控制 ）；

当有新的任务提交时，线程池会从队列中取出任务分配给空闲线程执行，这样可以平衡任务的提交和执行之间的速度差异，避免任务堆积或者资源浪费（ 任务队列）；

线程池可以控制线程的执行顺序、优先级和超时等，从而更加灵活地管理系统资源，确保关键任务能够及时得到处理（ 资源管理）。

线程池使用时需要链接库。