线程间同步方式

雨点打透心脏的1/2处 2022-09-06 01:14 149阅读 0赞

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线程（thread）是允许应用程序并发的执行多个任务的一种机制。一个进程可以有多个线程，如果每个线程执行不同的任务，通过对线程的执行顺序进行控制（调度）就可以实现任务的并发执行。当然了多进程也可以实现任务的并发处理，但是两者之间是有区别的。最大的区别就是拥有的资源不同。进程拥有自己的独立系统资源，而线程没有独立资源，只能和属于同一进程的其他线程共享进程的系统资源。单个资源在多个用户之间共享就会存在一致性的问题，因此需要通过一定的方法来对线程共享资源进行同步。

目前线程间同步主要有互斥量、读写锁、条件变量、自旋锁、屏障等5种方式。

互斥量（mutex）：主要用于保护共享数据，确保同一时间只有一个线程访问数据。互斥量从本质上来说是一把锁，在访问共享资源前对互斥量进行加锁，访问完成后释放互斥量（解锁）。对互斥量进行加锁之后，任何其他试图再次对互斥量加锁的线程都会被阻塞直到当前线程释放该互斥锁。这样就可以保证每次只有一个线程可以向前执行。

读写锁（reader-writer lock）：读写锁也叫做共享互斥锁（shared-exclusive lock），它有三种状态：读模式下加锁状态、写模式下加锁状态、不加锁状态。一次只能有一个线程可以占有写模式的读写锁，但是多个线程可以同时战友读模式的读写锁。因此与互斥量相比，读写锁允许更高的并行性。读写锁非常适合对数据结构读的次数远大于写的情况。

条件变量：是线程可用的另一种同步机制。条件变量给多个线程提供了一个会合的场所。条件变量与互斥量一起使用时，允许线程以无竞争的方式等待特定的条件发生。条件本身是由互斥量保护的。线程在改变条件状态之前必须首先锁住互斥量。其他线程在获得互斥量之前不会察觉到这种改变，因此互斥量必须在锁住以后才能计算条件。

自旋锁：自旋锁与互斥量类似，但它不是通过休眠使进程阻塞，而是在获取所之前一直处于忙等（自旋）阻塞状态。自旋锁可用于以下情况：锁被持有的时间短，而且线程并不希望在重新调度上花费太多的成本。自旋锁用在非抢占式内核中时是非常有用的，除了提供互斥机制以外，还可以阻塞中断，这样中断处理程序就不会陷入死锁状态。

屏障（barrier）：是用户协调多个线程并行工作的同步机制。屏障允许每个线程等待，直到所有的合作线程都到达某一点，然后从该点继续执行。pthread\_join函数就是一种屏障，允许一个线程等待，直到另一个线程退出。

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