一、竞争与同步
当多个线程同时访问其所共享的进程资源时，需要相互协调，以防止出现数据不一致、不完整的问题。这就叫线程同步。
二、互斥量、
int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t* mutex,const pthread_mutexattr_t* mutexattr);
功能：初始化互斥量
//亦可 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t* mutex);
功能：加锁
int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t* mutex);
功能：解锁
int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t* mutex);
功能：销毁互斥量
1) 互斥量被初始化为非锁定状态；
2) 线程1调用pthread_mutex_lock函数，立即返回，互斥量呈锁定状态；
3) 线程2调用pthread_mutex_lock函数，阻塞等待；
4) 线程1调用pthread_mutex_unlock函数，互斥量呈非锁定状态；
5) 线程2被唤醒，从pthread_mutex_lock函数中返回，互斥量呈锁定状态；
三、信号量
信号量是一个计数器，用于控制访问有限共享资源的线程数。
注意：线程使用的信号量不在pthread.h中，而是semaphore.h
// 创建信号量
int sem_init (sem_t* sem, int pshared,unsigned int value);
sem - 信号量ID，输出。
pshared - 一般取0，表示调用进程的信号量。
非0表示该信号量可以共享内存的方式，
为多个进程所共享(Linux暂不支持)。
value - 信号量初值。
// 信号量减1，不够减即阻塞
int sem_wait (sem_t* sem);
// 信号量减1，不够减即返回-1，errno为EAGAIN
int sem_trywait (sem_t* sem);
// 信号量减1，不够减即阻塞，
// 直到abs_timeout超时返回-1，errno为ETIMEDOUT
int sem_timedwait (sem_t* sem,const struct timespec* abs_timeout);
struct timespec {
time_t tv_sec; // Seconds
long tv_nsec; // Nanoseconds [0 - 999999999]
};
// 信号量加1
int sem_post (sem_t* sem);
// 销毁信号量
int sem_destroy (sem_t* sem);
下面来用信号量做一个小例子
图书馆有5本，创建20个线程，每个线程去借阅这本书的阅读时间（0~10）然后还书
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<semaphore.h>
#include<time.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
sem_t sem;
pthread_t tid[20];
//int time;
void run(int time)
{
//int t=*(int*)time;
sem_wait(&sem);
printf("我借到了一本书，要看%d秒归还！\n",time);
sleep(time);
printf("我看完了，还回去了！\n");
sem_post(&sem);
}
int main()
{
srand((unsigned)(time(NULL)));
int ret=sem_init(&sem,0,5);
if(0>ret)
{
perror("sem_init");
return -1;
}
int tt[20];
for(int i=0;i<20;i++)
{
tt[i]=rand()%10;
pthread_create(&tid[i],NULL,(void*)&run,(void*)tt[i]);
}
for(int i=0;i<20;i++)
{
pthread_join(tid[i],NULL);
}
}
四、死锁
使用两把锁保护一个资源。
创建：锁A、锁B
线程A 线程B
加锁A 加锁B
s1 s1
加锁B 加锁A
解锁A 解锁B
解锁B 解锁A
一个关于死锁的例子：使用互斥量实现一个死锁程序，思考如何避免死锁。
不要连续的加锁。
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int num=0;
pthread_mutex_t mutexa;
pthread_mutex_t mutexb;
void* run(void* arg)
{
pthread_mutex_lock(&mutexa);
num++;
sleep(3);
pthread_mutex_lock(&mutexb);
pthread_mutex_unlock(&mutexa);
pthread_mutex_unlock(&mutexb);
}
int main()
{
pthread_mutex_init(&mutexa,NULL);
pthread_mutex_init(&mutexb,NULL);
pthread_t tid;
pthread_create(malloc(sizeof(pthread_t)),NULL,run,NULL);
//pthread_create(malloc(sizeof(pthread_t)),NULL,runB,NULL);
pthread_mutex_lock(&mutexb);
sleep(2);
num++;
pthread_mutex_lock(&mutexa);
pthread_mutex_unlock(&mutexb);
pthread_mutex_unlock(&mutexa);
printf("&d\n",num);
}
五、生产者与消费者模型
一线程负责生产数据，另一部分线程负责消费数据。
问题1：如何生产的快、消费的慢，生产者容易撑死
问题2：如果生产的慢、消费的快，消费者容易饿死
只有把问题1、和问题2协调好，才能最大限度的提高效率。
生产者快－》数据池满－》生产者暂停－》消费者全部开始消费－》数据池空－》消费者暂停－》生产者全部开始生产
一个简单的生产者消费者，在线程中的使用
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int num=0;
void* custom(void* arg)
{
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(num==0)
{
printf("没货了，我休息了！\n");
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
}
num--;
printf("用了一个货，还剩%d个\n",num);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
usleep(rand()%100*1000);
}
}
void* producter(void* arg)
{
//sleep(1);
//pthread_mutex_lock(&mutex);
//pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
//pthread_mutex_unlock(&mutex);
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(num>10)
{
printf("货满了！\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);
usleep(rand()%100*1000);
continue;
// pthread_cond_signal(&cond);
// pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
}
else
{
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
pthread_mutex_lock(&mutex);
num++;
printf("又制造了一个，已经有%d个了\n",num);
pthread_cond_signal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
usleep(rand()%100*1000);
}
}
int main()
{
pthread_t tid1,tid2;
pthread_create(&tid1,NULL,custom,NULL);
pthread_create(&tid2,NULL,producter,NULL);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
}
六、条件变量
条件变量可以让调用线程在满足特定条件的情况下暂停。
int pthread_cond_init (pthread_cond_t* cond,const pthread_condattr_t* attr);
//亦可pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
// 使调用线程睡入条件变量cond，同时释放互斥锁mutex
int pthread_cond_wait (pthread_cond_t* cond,pthread_mutex_t* mutex);
// 使调用线程睡入条件变量cond,同时释放互斥锁mutex，并在时间到了之后即使没有被唤醒，也醒过来
int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t* cond,
pthread_mutex_t* mutex,
const struct timespec* abstime);
struct timespec {
time_t tv_sec; // Seconds
long tv_nsec; // Nanoseconds [0 - 999999999]
};
// 从条件变量cond中唤出一个线程，
// 令其重新获得原先的互斥锁
int pthread_cond_signal (pthread_cond_t* cond);
注意：被唤出的线程此刻将从pthread_cond_wait函数中返回，
但如果该线程无法获得原先的锁，则会继续阻塞在加锁上。
// 从条件变量cond中唤出所有线程
int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t* cond);
// 销毁条件变量
int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t* cond);
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总结：在使用线程时，我们要注意最重要的一点就是共享资源，通过使用互斥量以及条件变量，我们能够解决这个问题
否则会出现脏数据的情况，这是我们所不愿看到的，还有就是要合理的使用互斥量，避免出现死锁问题，有一个哲学家
就餐问题，其解决方法也可以用来解决死锁现象！总之在使用线程时，一定要尽量避免出现这两个问题。