[一个经典的多线程同步问题]问题引入
下面来看一个经典的多线程的同步和互斥的问题,问题的描述:
主线程启动10个子线程并将表示子线程序号的变量的地址作为参数传递给子线程。子线程接收参数->sleep(50)->全局变量++->sleep(0)->输出参数和全局变量。
要求:
1. 子线程输出的线程序号不能重复
2. 全局变量的输出必须是递增的
下面画个简单的示意图:
这个问题的考察点主要是:
1.主线程创建子线程并传入一个指向变量地址的指针作参数,由于线程启动须要花费一定的时间,所以在子线程根据这个指针访问并保存数据前,主线程应等待子线程保存完毕后才能改动该参数并启动下一个线程。这涉及到主线程与子线程之间的同步。
2.子线程之间会互斥的改动和输出全局变量。要求全局变量的输出必须递增。这涉及到各子线程间的互斥。
#include <stdio.h> #include <process.h> #include <windows.h> //全局资源 long g_nNum; //子线程个数 const int THREAD_NUM = 10; unsigned int __stdcall Fun(void *param) { int i = *(int *)param; Sleep(50); g_nNum++; Sleep(0); printf("线程编号为%d 全局资源为%d\n", i, g_nNum); return 0; } int main(void) { g_nNum = 0; HANDLE handle[THREAD_NUM]; int i = 0; while (i < THREAD_NUM) { handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Fun, &i, 0, NULL); i++; } //保证子线程全部运行结束并返回 WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, true, INFINITE); return 0; }
执行结果:
原因分析:
正确的流程应该是: main线程创建thread1子线程,thread1把i的值读走,然后main线程执行i++。 然后创建第二个线程,第二个线程再把更新后的i读走,然后main线程执行i++。 现在错误的流程: main线程创建thread1子线程,然后thread1的创建需要一定的时间,main线程执行i++。 之后main线程thread2子线程,同样thread2的创建也需要时间,main线程执行i++。 然后thread1和thread2创建完成,分别可以执行了,然后读取i的值,但是这时i的值已经是3, 不是当初main线程想传给它们的值。没有做好main线程和子线程的同步处理。
通过执行的结果可以看出完全是混乱和不可预知的。
接下来的几篇文章将运用Windows平台下的手段分析解决这个问题,方法包括关键段、事件、互斥量、信号量等方法。