信号灯文件锁linux线程,linux——线程同步（互斥量、条件变量、信号灯、文件锁）...

一、说明

linux的线程同步涉及：

1、互斥量

2、条件变量

3、信号灯

4、文件读写锁

信号灯很多时候被称为信号量，但个人仍觉得叫做信号灯比较好，因为可以与“SYSTEM V IPC的信号量”相区分(如有不同意见，欢迎探讨)。

二、互斥量

1、定义

互斥锁允许我们锁住某个对象(某个变量、某段代码等)，使得每次只能有一个线程访问他。我们在对需要保护的对象进行操作前，先把互斥锁上锁，如果上锁成功，就不会有别的线程再来操作被保护的对象。如果上锁不成功，线程就会阻塞(可能是有别的线程已经把互斥锁锁住了)，直到互斥锁被打开。从而保护了要保护的对象。

2、相关函数

a.pthread_mutex_init

函数原型：

#include

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);

功能：初始化互斥锁

参数：mutex为pthread_mutex_t类型的变量的地址，也就是互斥锁的名字；

mutexattr为pthread_mutexattr_t类型的变量地址，用于设置锁的属性，默认可以设为NULL；

返回：成功0，错误返回错误代码。

备注：初始化互斥锁还有个简便的方法，比如对 pthread_mutex_t a; 进行初始化，则直接写成：pthread_mutex_t a = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 即可。

b.pthread_mutex_destroy

函数原型：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

功能：销毁互斥锁

参数：mutex为要销毁的互斥锁的地址

返回：成功0，错误返回错误代码。

c.pthread_mutex_lock

函数原型：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex));

功能：上锁

参数：同上

返回：同上

d.pthread_mutex_unlock

函数原型：

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

功能：解锁

参数：同上

返回：同上

3、例程

#include

#include

pthread_mutex_t mylock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int cnt=0;

void *func1(void *b)

{

int a=2000;

usleep(rand()%2000);

while(a--)

{

printf("11111=%d.n",a);

printf("tpthread 1 start to lock.n");

pthread_mutex_lock (&mylock);

printf("tpthread 1 locked.n");

cnt++;

printf("t++cnt=%dn",cnt);

printf("tpthread 1 start to unlock.n");

pthread_mutex_unlock (&mylock);

printf("tpthread 1 unlocked.n");

}

}

void *func2(void *b)

{

int a=2000;

usleep(rand()%2000);

while(a--)

{

printf("22222=%d.n",a);

printf("tpthread 2 start to lock.n");

pthread_mutex_lock (&mylock);

printf("tpthread 2 locked.n");

if(cnt>0)

{

cnt--;

printf("t--cnt=%dn",cnt);

}

printf("tpthread 2 start to unlock.n");

pthread_mutex_unlock (&mylock);

printf("tpthread 2 unlocked.n");

if(!cnt)

{

usleep(1);

}

}

}

int main(void)

{

pthread_t a,b;

pthread_create(&a, NULL, func1, (void*)0 );

pthread_create(&b, NULL, func2, (void*)0 );

pthread_join (a, NULL);

pthread_join (b, NULL);

return 0;

}程序中，cnt即为要保护的对象，两个线程，同一时刻只能有一个线程在访问这个对象。

三、条件变量

1、定义

条件变量与互斥量一起使用时，允许线程以无竞争的方式等待特定条件的发生。条件本身受互斥量的保护，线程在改变条件状态前，必须先锁住互斥量，其他线程在获得互斥量之前不会觉察到这种变化(因为互斥量被正在改变条件的线程锁着，其他线程没有获得互斥量就没有机会觉察到变化)

2、相关函数

a.pthread_cond_init

函数原型：

int pthread_cond_init (pthread_cond_t * cond, const pthread_condattr_t *cond_attr);

功能：初始化条件变量

参数：cond条件变量名的地址

cond_attr为条件变量的属性

返回：成功0，错误返回错误编号

备注：简便的初始化方法：pthread_cond_t a = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

b.pthread_cond_destroy

函数原型：

int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t *cond)；

功能：销毁条件变量

参数：cond条件变量名的地址

返回：成功0，错误返回错误代码

c.pthread_cond_wait

函数原型：

int pthread_cond_wait (pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

功能：等待互斥锁mutex下的条件cond的发生

参数：cond为要等待的条件变量

mutex为保护条件变量的互斥锁

返回：成功0，错误返回错误代码

d.pthread_cond_signal

函数原型：

int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *cond);

功能：发送条件变量cond

参数：cond为要发送的条件变量

返回：成功0，否则返回错误编号 备注：

只通知某一个等待该条件的线程

e.pthread_cond_broadcast

功能：发送条件变量cond

参数：cond为要发送的条件变量

返回：成功0，否则返回错误编号

备注：通知所有等待该条件的线程

3、例程(与某嵌入式面试题类似：三个线程各自打印A、B、C，要求按顺序ACBCACBC输出)

#include

#include

#include

int sequence=1;

int eat = 1;

pthread_mutex_t productor_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_cond_t my_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

pthread_mutex_t productor_mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_cond_t my_cond1 = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void *productor1()

{

int my_sequence = 1;

while(1)

{

pthread_mutex_lock(&productor_mutex);

while(sequence!=my_sequence)

{

pthread_cond_wait (&my_cond, &productor_mutex);

}

pthread_mutex_lock(&productor_mutex1);

while(eat!=1)

{

pthread_cond_wait (&my_cond1, &productor_mutex1);

}

printf("A ");

eat=0;

pthread_cond_broadcast (&my_cond1);

pthread_mutex_unlock (&productor_mutex1);

sequence=2;

pthread_cond_broadcast(&my_cond);

pthread_mutex_unlock (&productor_mutex);

}

return 0;

}

void *productor2()

{

int my_sequence=2;

while(1)

{

pthread_mutex_lock(&productor_mutex);

while(sequence!=my_sequence)

{

pthread_cond_wait (&my_cond, &productor_mutex);

}

pthread_mutex_lock(&productor_mutex1);

while(eat!=1)

{

pthread_cond_wait (&my_cond1, &productor_mutex1);

}

printf("B ");

eat=0;

pthread_cond_broadcast (&my_cond1);

pthread_mutex_unlock (&productor_mutex1);

sequence=1;

pthread_cond_broadcast (&my_cond);

pthread_mutex_unlock (&productor_mutex);

}

return 0;

}

void *consumer()

{

long a=200;

while(a--)

{

pthread_mutex_lock(&productor_mutex1);

while(eat!=0)

{

pthread_cond_wait (&my_cond1, &productor_mutex1);

}

printf("C ");

eat=1;

pthread_cond_broadcast (&my_cond1);

pthread_mutex_unlock (&productor_mutex1);

}

return 0;

}

int main(void)

{

pthread_t pth1=0,pth2=0,pth3=0;

int err=-1;

void *tret=NULL;

err = pthread_create(&pth1,NULL,productor1,NULL);

if(err)

{

printf("creat pthread productor failed!n");

exit(1);

}

err = pthread_create(&pth2,NULL,productor2,NULL);

if(err)

{

printf("creat pthread productor failed!n");

exit(1);

}

err = pthread_create(&pth3,NULL,consumer,NULL);

if(err)

{

printf("creat pthread consumer failed!n");

exit(1);

}

err = pthread_join(pth3,&tret);

if(err)

printf("can't join pthread consumer!n");

else

printf("pthread consumer exit with %d!n",(int)tret);

pthread_cancel(pth1);

pthread_cancel(pth2);

exit(0);

}

四、信号灯

1、定义

又叫做计数信号量，post一次信号量的值+1；wait一次，信号量的值-1，如果信号量的值已经为0，则wait将阻塞直至信号量的值>0；

2、相关函数

a.sem_init

函数原型：

#include

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

功能：初始化信号量

参数：sem为要初始化的信号量地址

value为初始化设置的值

返回：X？

b.sem_destroy

函数原型：

int sem_destroy(sem_t * sem);

功能：销毁信号量

参数：sem要销毁的信号量地址

返回：X？

c.sem_post

函数原型：

int sem_post(sem_t * sem);

功能：信号量值+1

参数：

返回：

d.sem_wait

函数原型：

int sem_wait(sem_t * sem);

功能：信号量值-1

参数：sem要销毁的信号量地址

返回：X？

e.sem_getvalue

函数原型：

int sem_getvalue(sem_t * sem);

功能：获取信号量当前值

参数：

返回：X？

3、例程

五、文件读写锁

1、定义

2、相关函数

3、例程