线程同步(POSIX)
线程同步
关于同步这个概念以及同步的处理方法，请看下面链接给出的文章：
https://cloud.tencent.com/developer/article/1433362
经典的一些同步问题，请看下面的这一篇文章：
https://cloud.tencent.com/developer/article/1433353
本文将讲述POSIX标准下的线程同步相关的API。
互斥量
pthread提供了互斥量来确保同一时间只有一个线程访问数据。互斥量在本质上讲就是一把锁，在访问共享资源之前加锁，之后解锁。pthread下的互斥量是由pthread_mutex_t来定义。在使用互斥量之前，必须初始化它。可以选择静态初始化为：
PTHREAD_MUTEX_INITALIZER，也可以通过pthread_mutex_init()函数来初始化。当然如果动态分配互斥量，那么在释放内存之前，需要调用pthread_mutex_destory()，这个函数不是释放内存的，是反向初始化的。
//函数原型
int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *__mutex,
const pthread_mutexattr_t *__mutexattr);
int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *__mutex);需要使用默认属性初始化互斥量时，__mutexattr设置为NULL即可。
以上两个函数成功返回0，否则返回错误编号。
对互斥量加锁，需要调用pthread_mutex_lock()函数。如果互斥量已经上锁了，那么调用pthread_mutex_lock()的线程将会被阻塞直到互斥量被解锁。对互斥量解锁需要调用pthread_mutex_unlock()函数。如果不希望线程阻塞，那么可以调用pthread_mutex_trylock()函数，它不会阻塞。当互斥量未加锁，那么pthread_mutex_trylock会给他加上锁；否则，返回EBUSY。
下面的代码是一个例子，在这个例子中，输出设备是共享资源。主线程和子线程都需要在输出设备上打印。首先，我们使用互斥量来给共享资源加上锁，看一下执行结果。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
pthread_mutex_t mutex1;
void *thread(void *arg)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf("th"); //这里打印th
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("read\n"); //这里打印read,合起来就是thread
pthread_mutex_unlock(&mutex1);
sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t tid;
pthread_mutex_init(&mutex1,NULL); //初始化锁
int t = pthread_create(&tid,NULL,thread,NULL); //创建线程
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
pthread_mutex_lock(&mutex1); //加锁
printf("ma"); //这里打印ma
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("in\n"); //这里打印in。合起来就是打印main
pthread_mutex_unlock(&mutex1); //解锁
sleep(1);
}
pthread_join(tid,NULL); //等待子线程执行完毕，回收子线程。
pthread_mutex_destroy(&mutex1); //销毁锁
return 0;
}运行结果如下：
可以看到，主线程打印main以及子线程打印thread都是完整的。下面我们测试不加锁的情形。代码中注释掉了锁。
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
pthread_mutex_t mutex1;
void *thread(void *arg)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf("th"); //这里打印th
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("read\n"); //这里打印read,合起来就是thread
// pthread_mutex_unlock(&mutex1);
sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t tid;
// pthread_mutex_init(&mutex1,NULL); //初始化锁
int t = pthread_create(&tid,NULL,thread,NULL); //创建线程
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// pthread_mutex_lock(&mutex1); //加锁
printf("ma"); //这里打印ma
int i = 1000;
while(0 != i)
{
i--;
}
printf("in\n"); //这里打印in。合起来就是打印main
// pthread_mutex_unlock(&mutex1); //解锁
sleep(1);
}
pthread_join(tid,NULL); //等待子线程执行完毕，回收子线程。
// pthread_mutex_destroy(&mutex1); //销毁锁
return 0;
}运行结果如下：
很明显可以看到，有时候是子线程正在打印，然后主线程抢夺去了设备进行打印，然后又被子线程抢夺，然后又被主线程抢夺回去。打印的结果是乱的。
使用互斥量的时候注意要初始化（而初始化对应这个destroy操作），所以这两个操作是必备的。并且初始化互斥量是在创建子线程之前。
死锁
关于死锁的概念和死锁的处理办法的详细描述，请看下面的文章：
https://cloud.tencent.com/developer/article/1461013
既然操作系统不给我们提供死锁避免和死锁预防。那么这个工作就很难进行。只能是我们程序员自己去尽量避免死锁的产生。从理论上，我们知道了死锁产生的情形。因此，我们程序员可以使用pthread_mutex_trylock()来避免死锁的产生。使用这个pthread_mutex_trylock()只是去尝试加锁，加不上就算了，并且我可以把我已经拿到的锁给释放掉。等会儿我过来再问问。这虽然降低了并发的执行程度，但是它确实能有效的避免死锁的产生。
Unix环境高级编程中有一段话说的很有价值。
多线程的软件设计涉及锁的折中。一方面锁得粒度太粗（多个共享资源使用一把锁或者是给非共享的资源也加锁了），这会导致多线程阻塞等待相同的锁，甚至是给有的线程已经使用完了共享资源，但是他给非共享的资源也加了锁，导致共享资源明明已经空闲了，但是后面想要使用共享资源的线程依旧在等待。这导致的结果就是并发性的降低。另一方面锁的粒度太细（每一个共享资源都来一把锁，无论资源是否具有相关性），这会导致系统的开销变大，并且使得代码变得复杂。作为一个程序猿，我们需要做的就是在满足锁的需求之下，在代码复杂度和性能之间进行折中，找到一个平衡。
腾讯云开发者
