【Linux】线程-线程安全之同步

news2025/1/23 4:42:02

线程安全之同步

  • 同步(合理访问临界资源)
    • 条件变量接口

同步(合理访问临界资源)

由于在互斥的情况下可能会出现线程饥饿,因此需要对代码进行调整。最佳的情况就是当get线程发现有票,就去减减票,然后能够通知set线程去加加票;当set线程发现没有票了,就去加加票,然后通知get线程去减减票,这样就可以高效利用两个线程了,让线程合理访问临界资源。

一个更加形象的例子是:

面馆里有一位顾客,一位做面人,和一个碗。

在这里插入图片描述

吃面的人吃完面后,通知做面人做面,做面人做完面后通知吃面人,这样就能合理的利用碗这个资源。并且让做面和吃面这两个线程高效运行。

在这里插入图片描述

条件变量接口

条件变量本质上是PCB等待队列

条件变量的接口:创建、销毁、等待、唤醒

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);

参数:
pthread_cond_t :条件变量的类型
cond:待初始化的条件变量
attr:条件变量传递的属性,一般传递NULL,采用默认属性

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

参数:cond:条件变量的变量

//等待,谁调用,谁被放入PCB等待队列
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);

注意:这里的等待是需要传递互斥锁的,原因是:如果不传递锁,那么当前这个线程进入到等待队列,锁是无法再被其他线程拿到的,这样就相当于带锁退出,会造成死锁。
并且需要先放入PCB等待队列,再解锁,原因是:需要确保等待队列中的线程能够被通知到
当wait函数返回时,需要加锁(只要进入临界区就要加锁)

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);//唤醒等待队列中至少一个线程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);//唤醒等待队列中所有线程
void* Get(void* arg)
{
	pthread_detach(pthread_self());
	while(1)
	{
		//进入临界资源前加锁
		pthread_mutex_lock(&lock);
		//判断是否有资源,若无资源可用,则进入PCB等待队列,注意需要先进入等待队列,再解锁
		if(ticket < 0)
		{
			//因为需要在wait函数中解锁,所以需要传递锁
			pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
		}
		printf("Get thread, Get ticket\n", ticket);
		ticket--;
		//出临界资源后,需要释放锁
		pthread_mutex_unlock(&lock);
		//释放完锁后,需要通知等待队列中的线程
		pthread_cond_signal(&cond);
	}
	return NULL;
}

void* Set(void* arg)
{
	pthread_detach(pthread_self());
	while(1)
	{
		//进入临界资源前加锁
		pthread_mutex_lock(&lock);
		//判断是否有资源,若无资源可用,则进入PCB等待队列,注意需要先进入等待队列,再解锁
		if(ticket > 0)
		{
			//因为需要在wait函数中解锁,所以需要传递锁
			pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
		}
		printf("Set thread, Set ticket\n", ticket);
		++ticket;
		//出临界资源后,需要释放锁
		pthread_mutex_unlock(&lock);
		//释放完锁后,需要通知等待队列中的线程
		pthread_cond_signal(&cond);
	}
	return NULL;
}

int main()
{
	pthread_mutex_init(&lock);
	pthread_cond_init(&con)
	pthread_t Thread_A, Thread_B;
	pthread_create(&Thread_A, NULL, Get, NULL);
	pthread_create(&Thread_B, NULL, Set, NULL);
	pthread_mutex_destroy(&lock);
}

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