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本篇內(nèi)容介紹了“C++多線程中的線程同步與互斥量實(shí)例分析”的有關(guān)知識,在實(shí)際案例的操作過程中,不少人都會遇到這樣的困境,接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧!希望大家仔細(xì)閱讀,能夠?qū)W有所成!
/* 使用多線程實(shí)現(xiàn)買票的案例。 有3個窗口,一共是100張票。 */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> // 全局變量,所有的線程都共享這一份資源。 int tickets = 100; void * sellticket(void * arg) { // 賣票 while(tickets > 0) { usleep(6000); //微秒 printf("%ld 正在賣第 %d 張門票\n", pthread_self(), tickets); tickets--; } return NULL; } int main() { // 創(chuàng)建3個子線程 pthread_t tid1, tid2, tid3; pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL); // 回收子線程的資源,默認(rèn)阻塞狀態(tài) pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); pthread_join(tid3, NULL); // 設(shè)置線程分離。 // pthread_detach(tid1); // pthread_detach(tid2); // pthread_detach(tid3); pthread_exit(NULL); // 退出主線程 return 0; }
運(yùn)行結(jié)果:
產(chǎn)生的問題:
每一張票都賣了好幾次;
賣了第0張票和-1張票,都是不對的;
三個線程搶cpu資源。
原因: 休眠的時間,3個進(jìn)程都進(jìn)去執(zhí)行了程序;多個進(jìn)程對共享資源同時處理,就會產(chǎn)生線程同步問題。
線程的主要優(yōu)勢: 通過全局變量來共享信息。不過,這種便捷的共享是有代價的:必須確保多個線程不會同時修改同一變量,或者某一線程不會讀取正在由其他線程修改的變量。
臨界區(qū):指訪問某一共享資源的代碼片段,并且這段代碼的執(zhí)行應(yīng)為原子操作,也就是同時訪問同一共享資源的其他線程不應(yīng)終端該片段的執(zhí)行。
線程同步: 即當(dāng)有一個線程在對內(nèi)存進(jìn)行操作時,其他線程都不可以對這個內(nèi)存地址進(jìn)行操作,直到該線程完成操作,其他線程才能對該內(nèi)存地址進(jìn)行操作,而其他線程則處于等待狀態(tài)。
線程同步會降低線程并發(fā)的效率,這是必須的。
為避免線程更新共享變量時出現(xiàn)問題,可以使用互斥量(mutex)來確保同時僅有一個線程可以訪問某項共享資源??梢允褂没コ饬縼肀WC對任意共享資源的原子訪問。
互斥量有兩種狀態(tài):已鎖定(locked)和未鎖定(unlocked)。
任何時候,至多只有一個線程可以鎖定該互斥量。試圖對已經(jīng)鎖定的某一互斥量再次加鎖,將可能阻塞線程或者報錯失敗,具體取決于加鎖時使用的方法。
一旦線程鎖定互斥量,隨即成為該互斥量的所有者,只有所有者才能給互斥量解鎖。
一般情況下,對每一共享資源(可能由多個相關(guān)變量組成)會使用不同的互斥量,每一線程在訪問同一資源時將采用如下協(xié)議:
針對共享資源鎖定互斥量
訪問共享資源
對互斥量解鎖
加鎖是在臨界區(qū)對共享數(shù)據(jù)操作;
如果多個線程試圖執(zhí)行這一塊代碼(一個臨界區(qū)),事實(shí)上只有一個線程能夠持有該互斥量(其他線程將遭到阻塞),即同時只有一個線程能夠進(jìn)入這段代碼區(qū)域,如下圖所示:
/* 互斥量的類型 pthread_mutex_t int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr); - 初始化互斥量 - 參數(shù) : - mutex : 需要初始化的互斥量變量 - attr : 互斥量相關(guān)的屬性,NULL - restrict : C語言的修飾符,被修飾的指針,不能由另外的一個指針進(jìn)行操作。 pthread_mutex_t *restrict mutex = xxx; pthread_mutex_t * mutex1 = mutex; --不能這樣操作,有restrict關(guān)鍵詞 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); - 釋放互斥量的資源 int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); - 加鎖,阻塞的,如果有一個線程加鎖了,那么其他的線程只能阻塞等待 - 成功返回 0 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); - 嘗試加鎖,如果加鎖失敗,不會阻塞,會直接返回。 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); - 解鎖 */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> // 全局變量,所有的線程都共享這一份資源。 int tickets = 1000; // 創(chuàng)建一個互斥量 --在全局區(qū)創(chuàng)建 pthread_mutex_t mutex; void * sellticket(void * arg) { // 賣票 while(1) { // 加鎖 pthread_mutex_lock(&mutex); if(tickets > 0) { usleep(6000); printf("%ld 正在賣第 %d 張門票\n", pthread_self(), tickets); tickets--; }else { // 解鎖 pthread_mutex_unlock(&mutex); break; } // 解鎖 pthread_mutex_unlock(&mutex); } return NULL; } int main() { // 初始化互斥量 pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 創(chuàng)建3個子線程 pthread_t tid1, tid2, tid3; pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL); pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL); // 回收子線程的資源,阻塞 pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); pthread_join(tid3, NULL); pthread_exit(NULL); // 退出主線程 // 釋放互斥量資源 pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; }
“C++多線程中的線程同步與互斥量實(shí)例分析”的內(nèi)容就介紹到這里了,感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站,小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章!
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