线程的同步
问题
同一个进程内的各个线程，共享该进程内的全局变量
如果多个线程同时对某个全局变量进行访问时，就可能导致竞态。解决办法，对临界区使用信号量、或互斥量。
信号量和互斥量的选择。
对于同步和互斥，使用信号量或互斥量都可以实现。
使用时，选择更符合语义的手段：
如果要求最多只允许一个线程进入临界区，则使用互斥量
如果要求多个线程之间的执行顺序满足某个约束，则使用信号量信号量
1）什么是信号量
此时所指的“信号量”是指用于同一个进程内多个线程之间的信号量。
即POSIX信号量，而不是System V信号量（用于进程之间的同步)用于线程的信号量的原理，与用于进程之间的信号量的原理相同。 都有P操作、V操作。 信号量的表示：sem_t 类型2) 信号量的初始化
sem_init
原型：int sem_init (sem_t *sem， int pshared, unsigned int value);
功能：对信号量进行初始化
参数：sem, 指向被初始化的信号量
pshared, 0：表示该信号量是该进程内使用的“局部信号量”， 不再被其他进程共享。
非0：该信号量可被其他进程共享，Linux不支持这种信号量
value, 信号量的初值。= 0
返回值：成功，返回0
失败， 返回错误码3) 信号量的P操作
sem_wait
原型：int sem_wait (sem_t *sem);
返回值：成功，返回0
失败， 返回错误码4) 信号量的V操作
sem_post
原型：int sem_post (sem_t *sem);
返回值：成功，返回0
失败， 返回错误码5) 信号量的删除
sem_destroy
原型：int sem_destroy (sem_t *sem);
返回值：成功，返回0
失败， 返回错误码6) 实例
主线程循环输入字符串，把字符串存放到一个全局缓存中。
新线程从全局缓存中读取字符串，统计该字符串的长度。
直到用户输入end
main1.c创建2个线程（共有主线程、线程1、线程2共3个线程） 主线程阻塞式等待用户输入字符串 主线程每接收到一个字符串之后， 线程1就马上对该字符串进行处理。 线程1的处理逻辑为：统计该字符串的个数，并记录当时的时间。 线程1把该字符串处理完后，线程2马上就把处理结果写入文件result.txt 直到用户输入exit. multi_pthread.c互斥量
1）什么是互斥量
效果上等同于初值为1的信号量互斥量的使用：类型为 pthread_mutex_t2）互斥量的初始化
pthread_mutex_init
原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,
pthread_mutexattr_t *attr);
参数：mutex， 指向被初始化的互斥量
attr, 指向互斥量的属性
一般取默认属性（当一个线程已获取互斥量后，该线程再次获取该信号量，将导致死锁!)3) 互斥量的获取
pthread_mutex_lock
原型：int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex);4）互斥量的释放
pthread_mutex_unlock
原型：int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *mutex);5）互斥量的删除
pthread_mutex_destroy
int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *mutex);6) 实例
最简单的互斥量使用
main2.cmain3.c (1) 分析程序的功能 (2) 分析程序存在的隐患 (3) 用互斥量解决该程序的隐患 (不能删除、修改代码，只能添加代码） 修改后为main4.c
void work(char *str)
{
char *p = str;
while(*p) {
if (*p >= 'a' && *p <= 'z') {
*p = *p - 'a' + 'A';
}
}
}
time_t time;
time(&time);
char *p = ctime(&time);main1.c
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define BUFF_SIZE 80
char buff[BUFF_SIZE];
sem_t sem;
static void* str_thread_handle(void *arg)
{
while(1) {
//P(sem)
if (sem_wait(&sem) != 0) {
printf("sem_wait failed!
");
exit(1);
}
printf("string is: %slen=%d
", buff, strlen(buff));
if (strncmp(buff, "end", 3) == 0) {
break;
}
}
}
int main(void)
{
int ret;
pthread_t str_thread;
void *thread_return;
ret = sem_init(&sem, 0, 0);
if (ret != 0) {
printf("sem_init failed!
");
exit(1);
}
ret = pthread_create(&str_thread, 0, str_thread_handle, 0);
if (ret != 0) {
printf("pthread_create failed!
");
exit(1);
}
while (1) {
fgets(buff, sizeof(buff), stdin);
//V(sem)
if (sem_post(&sem) != 0) {
printf("sem_post failed!
");
exit(1);
}
if (strncmp(buff, "end", 3) == 0) {
break;
}
}
ret = pthread_join(str_thread, &thread_return);
if (ret != 0) {
printf("pthread_join failed!
");
exit(1);
}
ret = sem_destroy(&sem);
if (ret != 0) {
printf("sem_destroy failed!
");
exit(1);
}
return 0;
}
main2.c
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define BUFF_SIZE 80
int global_value = 1000;
pthread_mutex_t lock;
static void* str_thread_handle(void *arg)
{
int i = 0;
for (i=0; i<10; i++) {
//pthread_mutex_lock(&lock);
if (global_value > 0) {
// work
sleep(1);
printf("soled ticket(%d) to ChildStation(%d)
",
global_value, i+1);
}
global_value--;
//pthread_mutex_unlock(&lock);
sleep(1);
}
}
int main(void)
{
int ret;
pthread_t str_thread;
void *thread_return;
int i;
ret = pthread_mutex_init(&lock, 0);
if (ret != 0) {
printf("pthread_mutex_init failed!
");
exit(1);
}
ret = pthread_create(&str_thread, 0, str_thread_handle, 0);
if (ret != 0) {
printf("pthread_create failed!
");
exit(1);
}
for (i=0; i<10; i++) {
//pthread_mutex_lock(&lock);
if (global_value > 0) {
// work
sleep(1);
printf("soled ticket(%d) to MainStation(%d)
",
global_value, i+1);
}
global_value--;
//pthread_mutex_unlock(&lock);
sleep(1);
}
ret = pthread_join(str_thread, &thread_return);
if (ret != 0) {
printf("pthread_join failed!
");
exit(1);
}
ret = pthread_mutex_destroy(&lock);
if (ret != 0) {
printf("pthread_mutex_destroy failed!
");
exit(1);
}
return 0;
}
main3.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
void *thread_function(void *arg);
#define WORK_SIZE 1024
char work_area[WORK_SIZE];
int time_to_exit = 0;
int main()
{
int res;
pthread_t a_thread;
void *thread_result;
res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, NULL);
if (res != 0) {
perror("Thread creation failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Input some text. Enter 'end' to finish
");
while(!time_to_exit) {
fgets(work_area, WORK_SIZE, stdin);
while(1) {
if (work_area[0] != ' ') {
sleep(1);
}
else {
break;
}
}
}
printf("
Waiting for thread to finish...
");
res = pthread_join(a_thread, &thread_result);
if (res != 0) {
perror("Thread join failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Thread joined
");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
void *thread_function(void *arg)
{
sleep(1);
while(strncmp("end", work_area, 3) != 0) {
printf("You input %d characters
", strlen(work_area) -1);
work_area[0] = ' ';
sleep(1);
while (work_area[0] == ' ' ) {
sleep(1);
}
}
time_to_exit = 1;
work_area[0] = ' ';
pthread_exit(0);
}main4.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
void *thread_function(void *arg);
pthread_mutex_t work_mutex; /* protects both work_area and time_to_exit */
#define WORK_SIZE 1024
char work_area[WORK_SIZE];
int time_to_exit = 0;
int main() {
int res;
pthread_t a_thread;
void *thread_result;
res = pthread_mutex_init(&work_mutex, NULL);
if (res != 0) {
perror("Mutex initialization failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, NULL);
if (res != 0) {
perror("Thread creation failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
pthread_mutex_lock(&work_mutex);
printf("Input some text. Enter 'end' to finish
");
while(!time_to_exit) {
fgets(work_area, WORK_SIZE, stdin);
pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
while(1) {
pthread_mutex_lock(&work_mutex);
if (work_area[0] != ' ') {
pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
sleep(1);
}
else {
break;
}
}
}
pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
printf("
Waiting for thread to finish...
");
res = pthread_join(a_thread, &thread_result);
if (res != 0) {
perror("Thread join failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Thread joined
");
pthread_mutex_destroy(&work_mutex);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
void *thread_function(void *arg) {
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&work_mutex);
while(strncmp("end", work_area, 3) != 0) {
printf("You input %d characters
", strlen(work_area) -1);
work_area[0] = ' ';
pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&work_mutex);
while (work_area[0] == ' ' ) {
pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&work_mutex);
}
}
time_to_exit = 1;
work_area[0] = ' ';
pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
pthread_exit(0);
}