信号量和互斥量C语言示例理解线程同步

2016-12-01 10:21:55来源:作者:Linux公社人点击

Table of Contents 1. 线程同步 1.1. 用信号量进行同步 1.2. 用互斥量进行同步 2. 参考资料 线程同步

了解线程信号量的基础知识,对深入理解python的线程会大有帮助。

当两个线程同时执行时,不可避免同时操作同一个变量或者文件等,所以需要有一组机制来确保他们能正确的运行:信号量和互斥量。信号量可以分为最简单的“二进制信号量”和更通用的“计数信号量”。信号量通常用来保护一段代码,使其每次只能被一个执行线程运行,这种情况下需要用到二进制信号量。有时候希望可以允许有限数目的线程执行一段指定代码,这就需要用到计数信号量。实际上,技术信号量是一种二进制信号量的逻辑扩展,实际两者调用的函数一样。

互斥量和信号量很相似,事实上他们可以互相通过对方来实现。但在实际应用中,对于一些情况使用其中一种更符合语义而且效果更好。

用信号量进行同步 #include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>void *thread_function(void *arg);sem_t bin_sem;#define WORK_SIZE 1024char work_area[WORK_SIZE]; /* 用来存放输入内容 */int main() { int res; /* 暂存一些命令的返回结果 */ pthread_t a_thread; /* 织带新建的线程 */ void *thread_result; /* 存放线程处理结果 */ res = sem_init(&bin_sem, 0, 0); /* 初始化信号量,并且设置初始值为0*/ if (res != 0) { perror("Semaphore initialization failed"); exit(EXIT_FAILURE); } res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, NULL); /* 创建新线程 */ if (res != 0) { perror("Thread creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Inout some text, Enter 'end' to finish/n"); while(strncmp("end", work_area, 3) != 0) { /* 当工作区内不是以end开头的字符串时...*/ fgets(work_area, WORK_SIZE, stdin); /* 从标准输入获取输入到worl_area */ sem_post(&bin_sem); /* 信号量+1 */ } printf("/nWaiting for thread to finish.../n"); res = pthread_join(a_thread, &thread_result); /* 等待线程结束 */ if (res != 0) { perror("Thread join failed"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Thread joined/n"); sem_destroy(&bin_sem); /* 销毁信号量 */ exit(EXIT_SUCCESS);}void *thread_function(void *arg) { sem_wait(&bin_sem); /* 等待信号量有大于0的值然后-1 */ while(strncmp("end", work_area, 3) != 0) { printf("You input %ld characters/n", strlen(work_area)-1); /* 获取输入字符串长度 8*/ sem_wait(&bin_sem); /* 等待信号量有大于0的值然后-1 */ } pthread_exit(NULL);} 用互斥量进行同步 #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;#define WORK_SIZE 1024char work_area[WORK_SIZE];int time_to_exit = 0; /* 用来控制是否退出*/int main() { int res; pthread_t a_thread; void *thread_result; res = pthread_mutex_init(&work_mutex,NULL); /* 初始化一个互斥锁 */ if (res != 0) { perror("Mutex initialization failed"); exit(EXIT_FAILURE); } res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, NULL); /* 创建一个新线程 */ if (res != 0) { perror("Thread creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } pthread_mutex_lock(&work_mutex); /* 尝试对互斥量加锁 */ printf("Input some text, Enter 'end' to finish/n"); while(!time_to_exit) { /* 检查是不是该退出*/ fgets(work_area, WORK_SIZE, stdin); /* 从标准输入获取输入到work_area */ pthread_mutex_unlock(&work_mutex); /* 解锁互斥量 */ while(1) { pthread_mutex_lock(&work_mutex); if (work_area[0] != '/0') { /* 持续检查work_area 是否为空, 如果不为空继续等待,如果为空,则重新读取输入到work_area*/ pthread_mutex_unlock(&work_mutex); sleep(1); } else { break; } } } pthread_mutex_unlock(&work_mutex); printf("/nWaiting for thread to finish.../n"); res = pthread_join(a_thread, &thread_result); if (res != 0) { perror("Thread join failed"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Thread joined/n"); pthread_mutex_destroy(&work_mutex); exit(EXIT_SUCCESS);}void *thread_function(void *arg) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&work_mutex); /* 尝试加锁互斥量 */ while(strncmp("end", work_area, 3) != 0) { /* 当work_area里的值不是以end开头时*/ printf("You input %ld characters/n", strlen(work_area) -1); /* 输出输入的字符长度 */ work_area[0] = '/0'; /* work_area设置为空 */ pthread_mutex_unlock(&work_mutex); sleep(1); pthread_mutex_lock(&work_mutex); while (work_area[0] == '/0') { /* 持续检查work_area 直到它里面有输入值*/ pthread_mutex_unlock(&work_mutex); sleep(1); pthread_mutex_lock(&work_mutex); } } time_to_exit = 1; /* 当输入end后,设置退出标志 */ work_area[0] = '/0'; pthread_mutex_unlock(&work_mutex); pthread_exit(0);} 参考资料 《Beginning Linux Programming》

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