linux知識（二）互斥量、信號量和生產者消費者模型

• 一、互斥量
• • 產生原因
• 二、信號量
• • 生產者消費者模型

一、互斥量

產生原因

使用多線程常常會碰到數據混亂的問題，那么使用互斥量，相當于“加鎖”的操作，將有助于解決數據混亂的問題
每個線程在對資源操作前都嘗試先加鎖，成功加鎖才能操作，操作結束解鎖
資源還是共享的，線程間也還是競爭的，
但通過“鎖”就將資源的訪問變成互斥操作，而后與時間有關的錯誤也不會再產生了。

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>pthread_mutex_t mutex; //定義鎖 void* tfn(void* arg) {srand(time(NULL));while (1) {pthread_mutex_lock(&mutex);printf("hello ");sleep(rand() % 3); /*模擬長時間操作共享資源，導致cpu易主，產生與時間有關的錯誤*/printf("world\n");pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(rand() % 3);}return NULL; }int main(void) {int flg = 5;pthread_t tid;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex,NULL); //mutex==1,初始化鎖pthread_create(&tid,NULL,tfn,NULL);while (1) {pthread_mutex_lock(&mutex);printf("HELLO ");sleep(rand() % 3);printf("WORLD\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(rand() % 3);}pthread_cancel(tid);pthread_join(tid, NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0; }

二、信號量

互斥量的操作是1對1的，一個線程加鎖與解鎖完成后，下一個線程通過競爭在拿到鎖進行操作，對于多線程并發來說，無形間效率就變低了。多個線程間對某一對象的部分數據進行共享，使用互斥鎖是沒有辦法實現的，只能將整個數據對象鎖住。線程從并行執行，變成了串行執行。與直接使用單進程無異。信號量能有效的解決這一問題。

生產者消費者模型

說到信號量，就必須提到生產者消費者模型

我們來假設一下這樣一個情景，圖中有生產者，消費者以及有5個盤子。生產者只有生產了，消費者才能拿到東西。我們定義5個線程來當作生產者持續生產，它們需要拿到盤子來生產，它們不在像用拿“鎖”的方式一個一個來生產，這樣無形之中就提高了效率，提高了并發型。消費等生產者生產完，通過競爭來搶這些消費品。

#include <cstdio> #include <pthread.h> #include <iostream> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <semaphore.h> #include <string.h>using namespace std; int g_count=0; pthread_mutex_t prod_mutex; pthread_mutex_t cur_mutex; sem_t g_sem_prod;//生產者信號量 sem_t g_sem_cur; //消費者的信號量void * add(void *arg) {//生產者cout << " thread .. wait .. id = " << pthread_self() << endl;//開啟保護線程sem_wait(&g_sem_prod);pthread_mutex_lock(&prod_mutex);g_count++;printf("make cake ... g_count = %d\n",g_count);//解除保護pthread_mutex_unlock(&prod_mutex);sem_post(&g_sem_cur);sleep(rand() % 3);}void* sub(void* arg) {//消費者cout << "wait cake thread .. wait .. id = " << pthread_self() << endl;sem_wait(&g_sem_cur);//開啟保護線程pthread_mutex_lock(&cur_mutex);g_count--;printf("eat.......g_count = %d\n", g_count);//解除保護pthread_mutex_unlock(&cur_mutex);sem_post(&g_sem_prod);sleep(rand() % 3);}int main() {int i = 0;pthread_t tid;int ret;pthread_mutex_init(&prod_mutex,NULL);pthread_mutex_init(&cur_mutex, NULL);sem_init(&g_sem_prod,0,5);sem_init(&g_sem_cur,0, 0);//線程 加一操作for (i = 0; i < 5; i++){ret = pthread_create(&tid, NULL, add, NULL);if (ret != 0){cout << strerror(ret) << endl;return 0;}}//消費者for (i = 0; i < 5; i++){ret=pthread_create(&tid, NULL, sub, NULL);if (ret != 0){cout << strerror(ret) << endl;return 0;}}while (1){}return 0; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux知识（二）互斥量、信号量和生产者消费者模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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