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  • 多线程同步机制包括哪些什么是多线程同步机制多线程同步机制包括:1。临界段用于实现“独占占有”;2.信号量用于跟踪有限的资源;3.互斥是核心对象,可以实现不同线程之间的“独占占有”;4.事件通常用于设计一些...

    多线程同步机制包括哪些什么是多线程同步机制,多线程同步机制包括:1。临界段用于实现“独占占有”;2.信号量用于跟踪有限的资源;3.互斥是核心对象,可以实现不同线程之间的“独占占有”;4.事件通常用于设计一些自定义的同步对象。

    d1e6d0f7acc6e3e26f6ed33423afa255.png

    操作环境:Windows7系统,戴尔G3电脑。

    多线程同步机制包括:

    1、关键部分

    临界段用来实现“独占占有”。应用范围在单个进程的线程之间。它是:

    局部对象,不是核心对象。

    快速高效。

    不能有多个关键部分同时等待。

    无法检测它是否已被线程放弃。

    可以实现线程间互斥,但不能用来实现同步。

    2、信号量

    信号量用于跟踪有限的资源。它是:

    核心对象。

    没有主人。

    可以命名,所以可以被其他进程打开。

    它可以被任何线程释放。

    既能实现线程间的互斥,又能实现线程间的同步。

    跨进程使用时,如果拥有信号量的线程意外结束,则不会通知其他进程。

    3、互斥

    互斥是一个核心对象,可以实现不同线程之间的“独占占有”,即使那些线程属于不同的进程。它是:

    核心对象。

    如果拥有互斥体的线程结束,将会产生一个“已放弃”的错误消息。

    我可以被命名,所以它可以被其他进程打开。

    只能由拥有它的线程释放。

    当跨进程使用时,如果带有互斥体的进程意外结束,其他进程将收到WAIT _ ABANDOEND消息。

    4、事件

    事件对象通常用于重叠输入/输出,或者设计一些自定义同步对象。它是:

    核心对象。

    但是用来实现线程的互斥和同步。

    可以命名,所以可以被其他进程打开。

    当跨进程使用时,如果拥有信号量的线程意外结束,则不会通知其他进程。

    注意:临界区和互斥体都有“线程所有权”的概念,所以不能用来实现线程间的同步,只能用来实现互斥。原因是创建临界段或互斥体的线程可以无条件进入被保护程序段,而不需要等待LeaveCriticalSection(),因为它有这个权限。此外,互斥体可以很好地处理放弃操作。如果线程在没有释放对象的情况下意外终止,其他线程可以等待WAIT _ ADOPTED _ 0。但是无论是事件还是信号量都做不到。

    事件和信号量可以实现线程和进程之间的互斥和同步。

    就使用效率而言,关键区域的效率最高,因为它不是内核对象,而其他三个都是核心对象,需要通过操作系统来实现,效率相对较低。

    但是如果你想跨进程使用它,你仍然需要互斥体、事件对象和信号量。

    总之:设计的时候,一开始尽量不要用全局变量,如果不行,考虑用Inter.首先是()函数,然后是临界区对象,最后是事件、互斥体和信号量。以上是多线程同步机制的详细内容。请多关注其他关于Lei.com PHP知识的相关文章!

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  • 多线程同步机制包括:1、Critical Section用来实现“排他性占有”;2、Semaphore被用来追踪有限的资源;3、Mutex是核心对象,可以在不同的线程之间实现“排他性占有”;4、Event通常使用于设计某些自定义的同步对象...

    多线程同步机制包括:1、Critical Section用来实现“排他性占有”;2、Semaphore被用来追踪有限的资源;3、Mutex是核心对象,可以在不同的线程之间实现“排他性占有”;4、Event通常使用于设计某些自定义的同步对象。

    d1e6d0f7acc6e3e26f6ed33423afa255.png

    本文操作环境:Windows7系统,Dell G3电脑。

    多线程同步机制包括:

    1、Critical Section

    Critical section(临界区)用来实现“排他性占有”。适用范围是单一进程的各线程之间。它是:一个局部性对象,不是一个核心对象。

    快速而有效率。

    不能够同时有一个以上的 critical section 被等待。

    无法侦测是否已被某个线程放弃。

    可以实现线程间互斥,不能用来实现同步。

    2、Semaphore

    Semaphore 被用来追踪有限的资源。它是:一个核心对象。

    没有拥有者。

    可以具名,因此可以被其他进程开启。

    可以被任何一个线程释放(released)。

    既能实现线程间互斥,也能实现线程间同步。

    在跨进程中使用时,如果拥有信号量的线程意外结束,其它进程不会收到通知。

    3、Mutex

    Mutex 是一个核心对象,可以在不同的线程之间实现“排他性占有”,甚至即使那些线程分属不同进程。它是:一个核心对象。

    如果拥有 mutex 的那个线程结束,则会产生一个 “abandoned” 错误信息。

    i可以具名,因此可以被其他进程开启。

    只能被拥有它的那个线程释放(released)。

    在跨进程中使用时,如果拥有互斥器的进程意外结束,其它进程会收到一个WAIT_ABANDOEND消息。

    4、Event

    Event object 通常使用于 overlapped I/O,或用来设计某些自定义的同步对象。它是:一个核心对象。

    可是用来实现线程的互斥与同步。

    可以具名,因此可以被其他进程开启。

    在跨进程中使用时,如果拥有信号量的线程意外结束,其它进程也不会受到通知。

    注意:临界区和互斥器都有“线程所有权”的概念,所以它们是不能用来实现线程间的同步的,只能用来实现互斥。原因是由于创建临界区或互斥器的线程可以不用等待LeaveCriticalSection(),SetEvent()就可以无条件进入保护的程序段,因为它拥有这个权利。另外,互斥器可以很好的处理”遗弃“操作。若线程在未释放对向象的时候就意外终止的,其它线程可以等待到一个WAIT_ABANDONED_0。但是事件和信号量都不能做到。

    事件和信号量都可以实现线程和进程间的互斥和同步。

    就使用效率来说,临界区的效率是最高的,因为它不是内核对象,而其它的三个都是核心对象,要借助操作系统来实现,效率相对来说就比较低。

    但如果要跨进程使用还是要用到互斥器、事件对象和信号量。

    总之:在设计时,首先尽量不要使用全局变量,如果不得以先然后考虑使用Inter...()函数,然后在是临界区对象,最后才是事件、互斥器、信号量。

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  • 利用多线程进行程序设计,就是将一个程序(进程)的任务划分为执行的多个部分(线程),每一个线程为一个顺序的单控制流,而所有线程都是并发执行的,这样,多线程程序就可以实现并行计算,高效利用多处理器。线程可分为用户级...

    1.引言

    目前,许多流行的多任务操作系统都提供线程机制,线程就是程序中的

    单个顺序控制流。利用多线程进行程序设计,就是将一个程序(进程)的任务划分为执行的多个部分(线程)

    ,每一个线程为一个顺序的单控制流,而所有线程都是并发执行的,这样,多线程程序就可以实现并行计算,高效利用多处理器。线程可分为用户级线程和内核级线

    程两种基本类型。用户级线程不需要内核支持,可以在用户程序中实现,线程调度、同步与互斥都需要用户程序自己完成。内核级线程需要内核参与,由内核完成线

    程调度并提供相应的系统调用,用户程序可以通过这些接口函数对线程进行一定的控制和管理。Linux操作系统提供了LinuxThreads库,它是符合

    POSIX1003.1c标准的内核级多线程函数库。在linuxthreads库中提供了一些多线程编程的关键函数,在多线程编程时应包括

    pthread.h文件。

    2.LinuxThread中的关键库函数

    2.1线程的创建和终止

    int pthread_create(pthread_t * pthread,const pthread_attr_t

    *attr,void *(*start_routine(*void)),void

    *arg);调用此函数可以创建一个新的线程,新线程创建后执行start_routine

    指定的程序。其中参数attr是用户希望创建线程的属性,当为NULL时表示以默认的属性创建线程。arg是向start_routine

    传递的参数。当成功创建一个新的线程时,系统会自动为新线程分配一个线程ID号,并通过pthread 返回给调用者。

    void pthread_exit(void *value_ptr);调用该函数可以退出线程,参数value_ptr是一个指向返回状态值的指针。

    2.2线程控制函数

    pthread_self(void);为了区分线程,在线程创建时系统为其分配一个唯一的ID号,由pthread_create()返回给调用者,也可以通过pthread_self()获取自己的线程ID。

    Int pthread_join (pthread- t thread , void * *status);这个函数的作用是等待一个线程的结束。调用pthread_join()的线程将被挂起直到线程ID为参数thread 指定的线程终止。

    int pthread_detach(pthread_t pthread);参数pthread代表的线程一旦终止,立即释放调该线程占有的所有资源。

    2.3线程间的互斥

    互斥量和临界区类似,只有拥有互斥量的线程才具有访问资源的权限,

    由于互斥对象只有一个,这就决定了任何情况下共享资源(代码或变量)都不会被多个线程同时访问。使用互斥不仅能够在同一应用程序的不同线程中实现资源的安

    全共享,而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。Linux中通过pthread_mutex_t来定义互斥体机制完成互斥操作。具体的

    操作函数如下

    pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const

    pthread_mutexattr_t

    *attr);初使化一个互斥体变量mutex,参数attr表示按照attr属性创建互斥体变量mutex,如果参数attr为NULL,则以默认的方

    式创建。

    pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);给一个互斥体变量上锁,如果mutex指定的互斥体已经被锁住,则调用线程将被阻塞直到拥有mutex的线程对mutex解锁为止。

    Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);对参数mutex指定的互斥体变量解锁。

    2.4线程间的同步

    同步就是线程等待某一个事件的发生,当等待的事件发生时,被等待的线程和事件一起继续执行。如果等待的事件未到达则挂起。在linux操作系统中是通过条件变量来实现同步的。

    Pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,const pthread_cond_t *attr);这个函数按参数attr指定的属性初使化一个条件变量cond。

    Pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);等待一个事件(条件变量)的发生,发出调用的线程自动阻塞,直到相应的条件变量被置1。等待状态的线程不占用CPU时间。

    pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);解除一个等待参数cond指定的条件变量的线程的阻塞状态。

    3.多线程编程的应用实例

    在这里利用多线程技术实现生产者和消费者问题,生产者线程向一缓冲区中写数据,

    消费者线程从缓冲区中读取数据,由于生产者线程和消费者线程共享同一缓冲区,为了正确读写数据,在使用缓冲队列时必须保持互斥。生产者线程和消费者线程必

    须满足:生产者写入缓冲区的数目不能超过缓冲区容量,消费者读取的数目不能超过生产者写入的数目。在程序中使用了一个小技巧来判断缓冲区是空还是满。在初

    始化时读指针和写指针为0;如果读指针等于写指针,则缓冲区是空的;如果(写指针+ 1) % N

    等于读指针,则缓冲区是满的,%表示取余数,这时实际上有一个单元空出未用。下面是完整的程序段和注释。

    #include

    #include

    #define BUFFER_SIZE 8

    struct prodcons {

    int buffer[BUFFER_SIZE];

    pthread_mutex_t lock;      //互斥LOCK

    int readpos , writepos;

    pthread_cond_t notempty;   //缓冲区非空条件判断

    pthread_cond_t notfull;    //缓冲区未满条件判断

    };

    void init(struct prodcons * b){

    pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);

    pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);

    pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);

    b->readpos=0;

    b->writepos=0;

    }

    void put(struct prodcons* b,int data){

    pthread-_mutex_lock(&b->lock);

    if((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos)

    {

    pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock) ;

    }

    b->buffer[b->writepos]=data;

    b->writepos++;

    if(b->writepos >= BUFFER_SIZE)

    b->writepos=0;

    pthread_cond_signal(&b->notempty);

    pthread_mutex_unlock(&b->lock);

    }

    int get(struct prodcons *b){

    int data;

    pthread_mutex_lock(&b->lock);

    if(b->writepos == b->readpos)

    {

    pthread_cond _wait(&b->notempty, &b->lock);

    }

    data = b->buffer[b->readpos];

    b->readpos++;

    if(b->readpos >= BUFFER_SIZE)

    b->readpos=0;

    pthread_cond_signal(&b->notfull);

    pthread_mutex_unlock(&b->lock);

    return data;

    }

    #define OVER (-1)

    struct prodcons buffer;

    void *producer(void *data)

    {

    int n;

    for(n = 0; n < 10000; n++)

    {

    printf("%d \n", n) ;

    put(&buffer, n);

    }

    put(&buffer, OVER);

    return NULL;

    }

    void *consumer(void * data)

    {

    int d;

    while(1)

    {

    d = get(&buffer);

    if(d == OVER)

    break;

    printf("%d\n", d);

    }

    return NULL;

    }

    int main(void)

    {

    pthread_t th_a, th_b;

    void *retval;

    init(&buffer);

    pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);

    & nbsp;   pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);

    pthread_join(th_a, &retval);

    pthread_join(th_b, &retval);

    return 0;

    }

    面的例子中,生产者负责将1到1000的整数写入缓冲区,而消费者负责从同一个缓冲区中读取写入的整数并打印出来。因为生产者和消费者是两个同时运行的线

    程,并且要使用同一个缓冲区进行数据交换,因此必须利用一种机制进行同步。通过上面的例子我们可以看到,多线程的最大好处是,除堆栈之外,几乎所有的数据

    均是共享的,因此线程间的通讯效率很高;缺点:因为共享所有数据,从而非常容易导致线程之间互相破坏数据,这一点在编程时必须注意。

    4.结束语

    Linux中基于POSIX标准的很好的支持了多线程技术,它减少了程序并发执行时的系统开销,提高了计算机的工作效率。在具体编程过程中要了

    解线程的间的关系,还要考虑共享数据的保护,在互斥和同步机制下保证代码的高效运行,程序编译时用gcc -D –REENTRANT

    -libpthread.xx.so filename.c编译。

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  • 利用多线程进行程序设计,就是将一个程序(进程)的任务划分为执行的多个部分(线程) ,每一个线程为一个顺序的单控制流,而所有线程都是并发执行的,这样,多线程程序就可以实现并行计算,高效利用多处理器。线程可分为用户...

    1.引言

    目前,许多流行的多任务操作系统都提供线程机制,线程就是程序中的单个顺序控制流。利用多线程进行程序设计,就是将一个程序(进程)的任务划分为执行的多个部分(线程) ,每一个线程为一个顺序的单控制流,而所有线程都是并发执行的,这样,多线程程序就可以实现并行计算,高效利用多处理器。

    线程可分为用户级线程和内核级线程两种基本类型。用户级线程不需要内核支持,可以在用户程序中实现,线程调度、同步与互斥都需要用户程序自己完成。内核级线程需要内核参与,由内核完成线程调度并提供相应的系统调用,用户程序可以通过这些接口函数对线程进行一定的控制和管理。

    Linux操作系统提供了LinuxThreads库,它是符合 POSIX1003。1c标准的内核级多线程函数库。在linuxthreads库中提供了一些多线程编程的关键函数,在多线程编程时应包括pthread。h文件。

    2。LinuxThread中的关键库函数

    2。

    1线程的创建和终止

    int pthread_create(pthread_t * pthread,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine(*void)),void *arg);调用此函数可以创建一个新的线程,新线程创建后执行start_routine 指定的程序。

    其中参数attr是用户希望创建线程的属性,当为NULL时表示以默认的属性创建线程。arg是向start_routine 传递的参数。当成功创建一个新的线程时,系统会自动为新线程分配一个线程ID号,并通过pthread 返回给调用者。

    void pthread_exit(void *value_ptr);调用该函数可以退出线程,参数value_ptr是一个指向返回状态值的指针。

    2。2线程控制函数

    pthread_self(void);为了区分线程,在线程创建时系统为其分配一个唯一的ID号,由pthread_create()返回给调用者,也可以通过pthread_self()获取自己的线程ID。

    Int pthread_join (pthread- t thread , void * *status);这个函数的作用是等待一个线程的结束。

    调用pthread_join()的线程将被挂起直到线程ID为参数thread 指定的线程终止。

    int pthread_detach(pthread_t pthread);参数pthread代表的线程一旦终止,立即释放调该线程占有的所有资源。

    2。3线程间的互斥

    互斥量和临界区类似,只有拥有互斥量的线程才具有访问资源的权限,由于互斥对象只有一个,这就决定了任何情况下共享资源(代码或变量)都不会被多个线程同时访问。使用互斥不仅能够在同一应用程序的不同线程中实现资源的安全共享,而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。

    Linux中通过pthread_mutex_t来定义互斥体机制完成互斥操作。具体的操作函数如下

    pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *attr);初使化一个互斥体变量mutex,参数attr表示按照attr属性创建互斥体变量mutex,如果参数attr为NULL,则以默认的方式创建。

    pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);给一个互斥体变量上锁,如果mutex指定的互斥体已经被锁住,则调用线程将被阻塞直到拥有mutex的线程对mutex解锁为止。

    Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);对参数mutex指定的互斥体变量解锁。

    2。4线程间的同步

    同步就是线程等待某一个事件的发生,当等待的事件发生时,被等待的线程和事件一起继续执行。如果等待的事件未到达则挂起。在linux操作系统中是通过条件变量来实现同步的。

    Pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,const pthread_cond_t *attr);这个函数按参数attr指定的属性初使化一个条件变量cond。

    Pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);等待一个事件(条件变量)的发生,发出调用的线程自动阻塞,直到相应的条件变量被置1。等待状态的线程不占用CPU时间。

    pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);解除一个等待参数cond指定的条件变量的线程的阻塞状态。

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多线程的同步机制