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C++多线程中的线程同步与互斥量实例分析

2023-06-30 12:19

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本篇内容介绍了“C++多线程中的线程同步与互斥量实例分析”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

线程同步

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>// 全局变量,所有的线程都共享这一份资源。int tickets = 100;void * sellticket(void * arg) {    // 卖票    while(tickets > 0) {        usleep(6000);//微秒        printf("%ld 正在卖第 %d 张门票\n", pthread_self(), tickets);        tickets--;    }    return NULL;}int main() {    // 创建3个子线程    pthread_t tid1, tid2, tid3;    pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL);    pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL);    pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL);    // 回收子线程的资源,默认阻塞状态    pthread_join(tid1, NULL);    pthread_join(tid2, NULL);    pthread_join(tid3, NULL);    // 设置线程分离。    // pthread_detach(tid1);    // pthread_detach(tid2);    // pthread_detach(tid3);    pthread_exit(NULL); // 退出主线程    return 0;}

运行结果:

产生的问题:

三个线程抢cpu资源。

C++多线程中的线程同步与互斥量实例分析

C++多线程中的线程同步与互斥量实例分析

原因: 休眠的时间,3个进程都进去执行了程序;多个进程对共享资源同时处理,就会产生线程同步问题。

线程的主要优势: 通过全局变量来共享信息。不过,这种便捷的共享是有代价的:必须确保多个线程不会同时修改同一变量,或者某一线程不会读取正在由其他线程修改的变量。

临界区:指访问某一共享资源的代码片段,并且这段代码的执行应为原子操作,也就是同时访问同一共享资源的其他线程不应终端该片段的执行。

线程同步: 即当有一个线程在对内存进行操作时,其他线程都不可以对这个内存地址进行操作,直到该线程完成操作,其他线程才能对该内存地址进行操作,而其他线程则处于等待状态。

线程同步会降低线程并发的效率,这是必须的。

互斥量

为避免线程更新共享变量时出现问题,可以使用互斥量(mutex)来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源。可以使用互斥量来保证对任意共享资源的原子访问。

互斥量有两种状态:已锁定(locked)和未锁定(unlocked)。

任何时候,至多只有一个线程可以锁定该互斥量。试图对已经锁定的某一互斥量再次加锁,将可能阻塞线程或者报错失败,具体取决于加锁时使用的方法。

一旦线程锁定互斥量,随即成为该互斥量的所有者,只有所有者才能给互斥量解锁。

一般情况下,对每一共享资源(可能由多个相关变量组成)会使用不同的互斥量,每一线程在访问同一资源时将采用如下协议:

加锁是在临界区对共享数据操作;

如果多个线程试图执行这一块代码(一个临界区),事实上只有一个线程能够持有该互斥量(其他线程将遭到阻塞),即同时只有一个线程能够进入这段代码区域,如下图所示:

C++多线程中的线程同步与互斥量实例分析

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>// 全局变量,所有的线程都共享这一份资源。int tickets = 1000;// 创建一个互斥量--在全局区创建pthread_mutex_t mutex;void * sellticket(void * arg) {    // 卖票    while(1) {        // 加锁        pthread_mutex_lock(&mutex);        if(tickets > 0) {            usleep(6000);            printf("%ld 正在卖第 %d 张门票\n", pthread_self(), tickets);            tickets--;        }else {            // 解锁            pthread_mutex_unlock(&mutex);            break;        }        // 解锁        pthread_mutex_unlock(&mutex);    }    return NULL;}int main() {    // 初始化互斥量    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);    // 创建3个子线程    pthread_t tid1, tid2, tid3;    pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL);    pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL);    pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL);    // 回收子线程的资源,阻塞    pthread_join(tid1, NULL);    pthread_join(tid2, NULL);    pthread_join(tid3, NULL);    pthread_exit(NULL); // 退出主线程    // 释放互斥量资源    pthread_mutex_destroy(&mutex);    return 0;}

“C++多线程中的线程同步与互斥量实例分析”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注编程网网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

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