线程竞争问题
前言: 线程之间资源共享,所以不存在通信问题,但是会有很强烈的竞争问题,解决线程之间的竞争问题有以下几种方法:
注:加锁不要太大,也尽量不要太多,否则会影响效率,读写锁结束最好放弃cpu调度
1.互斥量
功能:保证同一时间只有一个线程可以对共享资源进行操作,但是不保证同步
步骤:
1.1初始化互斥量:(2中方法,,一般常用静态,静态初始化用完后不需要删除)
动态初始化:
static pthread_mutex_t mm;
prhread_mutex_init(&mm,NULL);
静态初始化:
static pthread_mutex_t mm=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
1.2 加/解锁操作
pthread_mutex_lock(&mm);//加锁操作,未获得锁的线程则阻塞等待
pthread_mutex_trylock(&mm)//加锁操作,未获得锁的线程则非0返回,继续执行其他 非竞争任务
pthread_mutex_unlock(&mm)//解锁操作,解锁操作不会出错,即使没有锁也可以解锁
1.3 销毁互斥量(锁)
pthread_mutex_destroy(&mm)// 静态申请的不用销毁
2.读写锁 :读共享 写独占
功能:有时多个线程需要对同个资源进行读写操作时,可能会数据丢失等问题,如在写的时 候发生了读事件,而读写锁可以有效保证 读共享,写独占,主要用于既有读,又有 写,且读的数量远大于写
优点:能够实现线程的高并发,但是线程的调度还不够精准(盲目调度)
注意:每个线程执行完后应该放弃自己的时间片,这样可以解决线程饥饿问题
sched_yield() //放弃cpu调度
步骤:
2.1 初始化读写锁(只能动态初始化)
static pthread_rwlock_t rw;//声明一个全局锁变量
pthread_rwlock_init(&rw,NULL)//初始化锁
2.2 加/解锁
pthread_rwlock_wrlock(&rw); //加一把写锁,若加锁失败则阻塞在此
pthread_rwlock_trywrlock(&rw); //加写锁,若加锁失败则立即返回非0值执行其他工作
pthread_rwlock_rdlock(&rw); //加一把读锁,失败阻塞
pthread_rwlock_tryrdlock(&rw); //加读锁,失败非阻塞
pthread_rwlock_unlock(&rw); //解锁(不分类型且不会失败)
2.3 销毁锁
pthread_rwlock_ destroy(&rw);
3.条件变量
功能:可以更好的协调多个线程工作,使cpu不会盲目调度,需要执行的线程收到信号后则执行,收不到信号的则睡眠等待信号。 通常需要合互斥量配合使用。互斥量保证同一时间只能有一个线程工作,条件变量能指定某个线程工作
1初始化条件变量:(2种初始化方法,一般常用静态)
1.静态初始化条件变量
pthread_cond_t ok=PTHREAD_COND_INITIALIZER;//申请一个变量名为ok的条件变量
1.2 动态初始化条件变量:
pthread_cond_t ok;
pthread_cond_init(&ok,NULL);
2.步骤:
1.对竞争部分加互斥锁 pthread_mutex_lock(&mm);
2.用while循环判断标志位,保证线程是收到信号后被唤醒的
while(flag!=0) {pthread_cond_wait(&no_ok,&mm); }
***********操作函数部分***********
3.更改标志位 :flag
4.解锁 pthread_mutex_unlock(&mm);
5.发送信号:pthread_cond_signal() 或 pthread_cond_broadcast()
无论哪种等待方式,都必须和一个互斥锁配合,以防止多个线程同时请求 pthread_cond_wait((pthread_cond_timedwait(),下同)的竞争条件(Race Condition),且在调用 pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁(pthread_mutex_lock()),而在更新条件等待队列以前,mutex保持锁 定状态,并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开pthread_cond_wait()之前,mutex将被重新加锁,以与进入 pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。 执行pthread_cond_wait()时自动解锁互斥量(如同执行了 pthread_unlock_mutex),并等待条件变量触发。这时线程挂起,不占用 CPU 时间,直到条件变量被触发。
因此,全过程可以描述为:
(1)pthread_mutex_lock()上锁,
(2)pthread_cond_wait()等待,等待过程分解为为:解锁--条件满足--加锁
(3)pthread_mutex_unlock()解锁。
激发条件有两种形式,pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程,存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个;而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。 两者 如果没有等待的线程,则什么也不做。
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mm);//首先加一把互斥锁,保证只有一个线程可以抢到锁,防止竞争
while(flag!=0) //加个循环防止_wait()被意外唤醒,
{
pthread_cond_wait(&no_ok,&mm);//等待唤醒信号,进入等待且原子性释放锁,收到信号并醒来,且需要持有锁,若加 锁失败则等待
}
printf("input>");
fgets(buf,4096,stdin);
flag=1;
pthread_mutex_unlock(&mm); //释放锁
pthread_cond_signal(&ok); //发送信号
}