在线程并发执行的时候,我们需要保证临界资源的安全访问,防止线程争抢资源,造成数据二义性。
线程同步: 条件变量
为什么使用条件变量?
对临界资源的时序可控性,条件满足会通知其他等待操作临界资源的线程,类似信号。 场景:T-DAY展会排队参观/生产者消费者模型
条件变量是什么?
是一种同步机制,一个线程用于修改这个变量使其满足其它线程继续往下执行的条件,其它线程则接收条件已经发生改变的信号。
条件变量操作?
初始化和销毁
pthread_cond_wait
条件不满足 会释放锁并阻塞等待 , 这个函数是原子性操作:1.将线程放入条件等待队列 2.释放锁
条件满足 则线程会被唤醒并加锁
pthread_cond_signal 一对一唤醒
唤醒等待队列中的一个线程
pthread_cond_broadcast 广播唤醒
唤醒等待队列中的全部线程
为什么等待和解锁需要原子操作/为什么条件变量要使用互斥锁?
因为pthread_cond_wait中的锁是为了保护条件变量,防止错过信号,如果等待解锁不是原子性操作,比如线程A先解锁,此时CPU时间片切换到线程B,线程B加锁并发送条件变量信号,此时再切换到线程A,线程A还来不及等待就错过了信号,就可能会永久阻塞下去。所以,等待和解锁必须是原子性操作。
为什么需要while循环判断临界资源是否存在?
在一对多的情况下,生产者发送一个信号,等待的线程被唤醒并加锁,但是只有一个线程能加锁,其他线程就会阻塞等待锁,如果这个线程用完了临界资源,其他线程不进行判断就继续往下走,是不合理的。
singnal要先解锁还是后解锁?
如果先解锁,锁被没有阻塞等待的线程拿到了,再把临界资源使用了,解锁后的singal就没意义了,也就是虚假唤醒;
先singal唤醒,再让唤醒的线程争抢锁,在linux下,有两个队列,一个是cond_wait,一个是mutex_lock,singal只是让cond_wait上的线程转移到mutex_lock,不会返回用户空间,这样能提高效率。
线程互斥: 互斥锁
为什么使用互斥锁?
对临界资源同时间唯一访问,保护临界资源防止修改。 场景:黄牛抢票
互斥锁是什么?
是一个0/1计数器,1代表有资源能操作,0代表没有资源可以操作。
互斥锁操作?
初始化和销毁
加锁---如果计数为1,置0,进行需要的操作;如果计数为0,则阻塞等待计数变为1
解锁---计数置为1