一、描述
在操作系统中，异步并发执行环境下的一组进程，因为相互制约关系，进而互相发送消息、互相合作、互相等待，使得各进程按一定的顺序和速度执行，称为进程间的同步。具有同步关系的一组并发进程，称为合作进程，合作进程间互相发送的信号，称为消息或事件。
这种需要进程间同步的情况，是可以想见的，例如几个进程访问“临界资源”。而为了解决进程间的同步问题，引入信号量的概念。
二、异步执行
所谓异步执行命令，就是说一个线程用于接收解析命令，另外一个线程用于实际执行命令。实际工程中，经常会遇到有许多种命令要在一个线程中得到解析并执行，有些命令耗时短，可以在这个线程中完成；但是，有些命令耗时长，如果也放在这个线程中，则影响该线程接收（其他命令）。所以，此时可以考虑用异步执行的方案，将耗时短的命令，就放在接收解析线程中；而将耗时长的命令，则用异步执行的方案，将接收与实际执行分离，以避免接收线程受到严重阻塞。
example:
本例程中，用主线程创建了两个子线程pthread1和pthread2，其中线程pthread1用于产生命令(模仿接受解析过程)，而线程pthread2用于实际执行命令。
代码如下：
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<pthread.h> 4 #include <semaphore.h> 5 6 /* 将信号量定义为全局变量，方便多个线程共享 */ 7 sem_t sem; 8 9 /* 线程1和线程2的公用命令 */ 10 int gCmd = 0; 11 12 /* 同步线程1和线程2的全局变量 */ 13 static int gIsExecFlag = 0; 14 15 /* 定义线程pthread1 */ 16 static void * pthread1(void *arg) 17 { 18 /* 线程pthread1开始运行 */ 19 printf("pthread1 start! "); 20 21 while(1) 22 { 23 /* 等待没有命令正在执行 */ 24 while(gIsExecFlag); 25 26 /* 更新命令 */ 27 gCmd++; 28 if(gCmd == 10) 29 { 30 /* 释放信号量 */ 31 sem_post(&sem); 32 33 /* 发送命令结束 */ 34 return NULL; 35 } 36 37 /* 释放信号量 */ 38 sem_post(&sem); 39 40 /* 等待线程2执行命令 */ 41 sleep(1); 42 } 43 } 44 45 /* 定义线程pthread2 */ 46 static void * pthread2(void *arg) 47 { 48 int tmp; 49 50 /* 线程pthread2开始运行 */ 51 printf("pthread2 start! "); 52 53 while(1) 54 { 55 if (sem_wait(&sem) != 0) 56 { 57 printf("Error! "); 58 } 59 60 /* 正在执行的标志置1 */ 61 gIsExecFlag = 1; 62 63 /* 线程2接受来自线程1的命令，并打印 */ 64 tmp = gCmd; 65 printf("now execute the cmd,and the code of cmd is %d. ", tmp); 66 67 /* 执行命令需要时间：3s，模仿实际命令执行 */ 68 sleep(3); 69 70 /* 正在执行的标志清0 */ 71 gIsExecFlag = 0; 72 73 if(gCmd == 10){ 74 /* 命令执行结束 */ 75 return NULL; 76 } 77 } 78 } 79 80 /* main函数 */ 81 int main(int agrc,char* argv[]) 82 { 83 pthread_t tidp1,tidp2; 84 85 /* 初始化信号量sem,注意初始值为0 */ 86 sem_init(&sem, 0, 0); 87 88 /* 创建线程pthread1 */ 89 if ((pthread_create(&tidp1, NULL, pthread1, NULL)) == -1) 90 { 91 printf("create error! "); 92 return 1; 93 } 94 95 /* 同步，让线程1先执行 */ 96 usleep(10); 97 98 /* 创建线程pthread2 */ 99 if ((pthread_create(&tidp2, NULL, pthread2, NULL)) == -1) 100 { 101 printf("create error! "); 102 return 1; 103 } 104 105 /* 等待线程pthread1释放 */ 106 if (pthread_join(tidp1, NULL)) 107 { 108 printf("thread is not exit... "); 109 return -2; 110 } 111 112 /* 等待线程pthread2释放 */ 113 if (pthread_join(tidp2, NULL)) 114 { 115 printf("thread is not exit... "); 116 return -2; 117 } 118 119 return 0; 120 }
代码重点解析：
进程pthread1和进程pthread2之间单纯用信号量sem同步，无法解决发送线程pthread1，在线程pthread2正在执行命令时，又写入了新的命令的问题，造成命令执行错乱。为了解决这个问题，引入全局变量gIsExecFlag用于同步。经过信号量sem和全局变量gIsExecFlag的完美配合，就可以实现命令发送与执行过程的有序配合。
测试效果
编译命令：
#arm-linux-gcc -o pthread pthread.c -lpthread
执行结果：
后续分析
由上图可知，两个线程的整体执行周期，并非是线程pthread1和线程pthread2周期的和，而是取两者中的最大者。实际上，这也很容易想见，两个线程的通信速度，取决于两个线程中速度最慢者，也对应这个结论。
经过测试，不论发送线程和执行线程的速度孰大孰小，总体的执行结果是一样的，都能保证命令执行流程的正确。所以，就可以证明上述代码的可行性。但是，需要注意的是，线程之间的同步时间还是有限制的，线程pthread1的睡眠时间应≥10ms，否则将会出现执行流程的错误。
参考资料：Linux线程的信号量同步