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Linux系统编程-DAY07

java 2025/7/24 0:44:16

一、线程的操作
定义函数指针数组
typedef void *(*TH)(void *)
TH th[5] = {th1, th2, th3};

线程的控制：互斥与同步
1.互斥 ---> 在多线程中对临界资源的排他性访问(读写操作)。
mutex锁：1为开，0为关
互斥机制 ---> 互斥锁 ---> 保证临界资源的访问控制。

pthread_mutex_t mutex;
互斥锁类型互斥锁变量内核对象

框架：
定义互斥锁 ---> 初始化锁 ---> 加锁 ---> 解锁 ---> 销毁
**** *** ***

1）定义：pthread_mutex_t mutex;
2）初始化锁：int pthread_mutex_init(
pthread_mutex_t *mutex,
const pthread_mutexattr_t *attr);
       atrr 初始化的值，一般是NULL表示默认锁
       返回值：成功 0、失败非零
3）加锁：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
4）解锁：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
5）销毁：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
6）trylock：int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
   功能：类似加锁函数效果，唯一区别就是不阻塞。

在线程的操作中，返回值为0都表示为成功

2.线程的同步 ---> 同步 ---> 有一定先后顺序的对资源的排他性访问。
原因：互斥锁可以控制排他访问但没有次序。

linux下的线程同步 --->信号量机制 --->semaphore.h posix
   sem_open();
   信号量的分类：
   1）无名信号量 --->线程间通信
   2）有名信号量 --->进程间通信

框架：信号量的定义--->信号量的初始化 --->信号量的PV操作--->信号量的销毁。

   <1>semaphore
   信号量的定义：
   sem_t sem;
    信号量的类型信号量的变量
   <2>信号量的初始化：int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
       功能：将已经定义好的信号量赋值。
       参数：sem 要初始化的信号量
            pshared = 0 ;表示线程间使用信号量
            !=0 ;表示进程间使用信号量
   <3>信号量的PV 操作
       P --->申请资源--->申请一个二值信号量
        V --->释放资源--->释放一个二值信号量
       当有多个资源时，可以使用计数信号量
       eg:sem_init(&sem_WIN, 0, 3);

P操作对应函数 --->sem_wait();
V操作对应函数 --->sem_post();

       int sem_wait(sem_t *sem);
       功能：判断当前sem信号量是否有资源可用。
       如果sem有资源(==1)，则申请该资源，程序继续运行;如果sem没有资源(==0)，则线程阻塞等待，一旦有资源则自动申请资源并继续运行程序。

注意：sem 申请资源后会自动执行 sem = sem - 1;

       int sem_post(sem_t *sem);
       功能：函数可以将指定的sem信号量资源释放并默认执行，sem = sem+1;
       线程在该函数上不会阻塞。

   <4>信号量的销毁
        int sem_destroy(sem_t *sem);
        功能：使用完毕将指定的信号量销毁
       参数：sem要销毁的信号量

3.产生死锁的原因主要是：逻辑不对
（1）因为系统资源不足。
（2）进程运行推进的顺序不合适。
（3）资源分配不当等。
如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则
就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。
产生死锁的四个必要条件：
（1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3）不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4）循环等待条件:若干进线程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

二、例题与练习
1.线程互斥---锁

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int count = 0;
pthread_mutex_t mutex;
void *th(void *arg)
{int i = 5000;while(i--){pthread_mutex_lock(&mutex);int tmp = count;printf("%d\n", tmp + 1);count = tmp + 1;pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL;}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid1,tid2;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_create(&tid1, NULL, th, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, th, NULL);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);//system("pause");return 0;
}

2.银行取钱案例-练习

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int WIN = 3;
pthread_mutex_t mutex;
void *th(void *arg)
{while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);if(WIN > 0){WIN--;printf("get win\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);int n = rand() % 5 + 1;sleep(n);pthread_mutex_lock(&mutex);WIN++;printf("relese win\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);break;}else{pthread_mutex_unlock(&mutex);}}return NULL;
}
int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid[10] = {0};int i;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);for(i = 0; i < 10; ++i){pthread_create(&tid[i], NULL, th, NULL);}for(i = 0; i < 10; ++i){pthread_join(tid[i], NULL);}pthread_mutex_destroy(&mutex);//system("pause");return 0;
}

3.线程同步--信号量

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>sem_t sem_H, sem_W;
void *th1(void *args)
{int i = 10;while(i--){sem_wait(&sem_H);printf("hello ");fflush(stdout);sem_post(&sem_W);}return NULL;
}void *th2(void *args)
{int i = 10;while(i--){sem_wait(&sem_W);printf("World\n");sem_post(&sem_H);sleep(1);}return NULL;
}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid1;pthread_t tid2;sem_init(&sem_H, 0, 1);sem_init(&sem_W, 0, 0);pthread_create(&tid1, NULL, th1, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, th2, NULL);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);sem_destroy(&sem_H);sem_destroy(&sem_W);//system("pause");return 0;
}

4.线程：用信号量去解决模拟银行

#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
sem_t sem_WIN;
void *th(void *arg) 
{sem_wait(&sem_WIN);printf("get win\n");int n = rand() % 5 + 1;sleep(n);printf("relese win\n");sem_post(&sem_WIN);return NULL;
}
int main(int argc, char **argv) 
{sem_init(&sem_WIN, 0, 3);pthread_t tid[10] = {0};int i;for (i = 0; i < 10; ++i) {pthread_create(&tid[i], NULL, th, NULL);}for (i = 0; i < 10; ++i) {pthread_join(tid[i], NULL);}sem_destroy(&sem_WIN);// system("pause");return 0;
}

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