線程同步
關於同步這個概念以及同步的處理方法，請看下面鏈接給出的文章：
https://blog.csdn.net/zy010101/article/details/83869140
經典的一些同步問題，請看下面的這一篇文章：
https://blog.csdn.net/zy010101/article/details/84439529
本文將講述POSIX標準下的線程同步相關的API。
互斥量
pthread提供了互斥量來確保同一時間只有一個線程訪問數據。互斥量在本質上講就是一把鎖，在訪問共享資源之前加鎖，之後解鎖。pthread下的互斥量是由pthread_mutex_t來定義。在使用互斥量之前，必須初始化它。可以選擇靜態初始化爲：
PTHREAD_MUTEX_INITALIZER，也可以通過pthread_mutex_init()函數來初始化。當然如果動態分配互斥量，那麼需要調用pthread_mutex_destory()來銷燬。
//函數原型
int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *__mutex,
const pthread_mutexattr_t *__mutexattr);
int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *__mutex);
需要使用默認屬性初始化互斥量時，__mutexattr設置爲NULL即可。
以上兩個函數成功返回0，否則返回錯誤編號。
對互斥量加鎖，需要調用pthread_mutex_lock()函數。如果互斥量已經上鎖了，那麼調用pthread_mutex_lock()的線程將會被阻塞直到互斥量被解鎖。對互斥量解鎖需要調用pthread_mutex_unlock()函數。如果不希望線程阻塞，那麼可以調用pthread_mutex_trylock()函數，它不會阻塞。當互斥量未加鎖，那麼pthread_mutex_trylock會給他加上鎖；否則，返回EBUSY。
下面的代碼是一個例子，在這個例子中，輸出設備是共享資源。主線程和子線程都需要在輸出設備上打印。首先，我們使用互斥量來給共享資源加上鎖，看一下執行結果。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
pthread_mutex_t mutex1;
void *thread(void *arg)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf("th"); //這裏打印th
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("read\n"); //這裏打印read,合起來就是thread
pthread_mutex_unlock(&mutex1);
sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t tid;
pthread_mutex_init(&mutex1,NULL); //初始化鎖
int t = pthread_create(&tid,NULL,thread,NULL); //創建線程
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
pthread_mutex_lock(&mutex1); //加鎖
printf("ma"); //這裏打印ma
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("in\n"); //這裏打印in。合起來就是打印main
pthread_mutex_unlock(&mutex1); //解鎖
sleep(1);
}
pthread_join(tid,NULL); //等待子線程執行完畢，回收子線程。
pthread_mutex_destroy(&mutex1); //銷燬鎖
return 0;
}
運行結果如下：
可以看到，主線程打印main以及子線程打印thread都是完整的。下面我們測試不加鎖的情形。代碼中註釋掉了鎖。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
pthread_mutex_t mutex1;
void *thread(void *arg)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf("th"); //這裏打印th
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("read\n"); //這裏打印read,合起來就是thread
// pthread_mutex_unlock(&mutex1);
sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t tid;
// pthread_mutex_init(&mutex1,NULL); //初始化鎖
int t = pthread_create(&tid,NULL,thread,NULL); //創建線程
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// pthread_mutex_lock(&mutex1); //加鎖
printf("ma"); //這裏打印ma
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("in\n"); //這裏打印in。合起來就是打印main
// pthread_mutex_unlock(&mutex1); //解鎖
sleep(1);
}
pthread_join(tid,NULL); //等待子線程執行完畢，回收子線程。
// pthread_mutex_destroy(&mutex1); //銷燬鎖
return 0;
}
運行結果如下：
很明顯可以看到，有時候是子線程正在打印，然後主線程搶奪去了設備進行打印，然後又被子線程搶奪，然後又被主線程搶奪回去。打印的結果是亂的。
使用互斥量的時候注意要初始化（而初始化對應這個destroy操作），所以這兩個操作是必備的。並且初始化互斥量是在創建子線程之前。
死鎖
關於死鎖的概念和死鎖的處理辦法的詳細描述，請看下面的文章：
https://blog.csdn.net/zy010101/article/details/94597934
既然操作系統不給我們提供死鎖避免和死鎖預防。那麼這個工作就很難進行。只能是我們程序員自己去儘量避免死鎖的產生。從理論上，我們知道了死鎖產生的情形。因此，我們程序員可以使用pthread_mutex_trylock()來避免死鎖的產生。使用這個pthread_mutex_trylock()只是去嘗試加鎖，加不上就算了，並且我可以把我已經拿到的鎖給釋放掉。等會兒我過來再問問。這雖然降低了併發的執行程度，但是它確實能有效的避免死鎖的產生。
Unix環境高級編程中有一段話說的很有價值。
多線程的軟件設計涉及鎖的折中。一方面鎖得粒度太粗（多個共享資源使用一把鎖或者是給非共享的資源也加鎖了），這會導致多線程阻塞等待相同的鎖，甚至是給有的線程已經使用完了共享資源，但是他給非共享的資源也加了鎖，導致共享資源明明已經空閒了，但是後面想要使用共享資源的線程依舊在等待。這導致的結果就是併發性的降低。另一方面鎖的粒度太細（每一個共享資源都來一把鎖，無論資源是否具有相關性），這會導致系統的開銷變大，並且使得代碼變得複雜。作爲一個程序猿，我們需要做的就是在滿足鎖的需求之下，在代碼複雜度和性能之間進行折中，找到一個平衡。