pthread和semaphore的简单应用以及四个典型的多线程问题
pthread和semaphore的简单应用以及四个典型的多线程问题
pthread常用函数简单介绍
创建线程
int pthread_create(pthread_t * thread,
pthread_attr_t * attr,
void * (*start_routine)(void *),
void * arg)
thread是一个pthread_t类型的指针,可以简单理解为线程ID
attr表示该线程的属性,具体没有看,下面的程序中都设置成了NULL,表示默认属性。
start_routine是线程函数体的函数指针
arg是线程函数的参数
线程函数的类型是 void *fun(void *)也就是可以带一个指针参数,也可以返回一个指针。
父线程回收子线程资源
当子线程运行结束后,还有以下资源要回收。
int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return)
th使pthread_t类型的变量,可以理解为线程ID
thread_return 是子线程函数的返回值。
初始化一个互斥锁
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,
const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);
mutex表示待初始化的互斥锁,mutexattr表示互斥锁的属性,没仔细研究,下面的程序中都是使用的NULL。表示默认属性
互斥锁枷锁和解锁
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *mutex);
销毁互斥锁
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
semaphore常用函数介绍
初始化信号量
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
sem表示待初始化的信号量
pshared表示共享属性,Linux中貌似只能设置为0
value表示信号量的初始值
申请资源
int sem_wait(sem_t *sem);
释放资源
int sem_post(sem_t *sem);
销毁信号量
int sem_destroy(sem_t *sem);
一个常见的面试题
编写一个程序,开启3个线程,线程1输出A,线程2输出B,线程3输出C,要求输出结果必须按ABC的顺序显示;如:ABCABC….
典型的线程同步的问题:
线程1进行后线程2才能进行,然后才是线程3,线程3执行后线程1有开始执行。
也就是:
可以看到形成了一个环形,也就可能会因为出现环路等待而形成死锁,解决的办法就是,指定一个进程先执行,而且题目中让我们依次输出ABC,所以我们指定线程1先运行。
代码如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h> static sem_t A_B;
static sem_t B_C;
static sem_t C_A; void *printA(void *arg)
{
int i = ;
for(i = ;i < ;i++)
{
sem_wait(&C_A);
printf("第%02d次:A",i);
sem_post(&A_B); }
return NULL;
}
void *printB(void *arg)
{
int i = ;
for(i = ;i < ;i++)
{
sem_wait(&A_B);
printf("B");
sem_post(&B_C); }
return NULL;
}
void *printC(void *arg)
{
int i = ;
for(i = ;i < ;i++)
{
sem_wait(&B_C);
printf("C\n");
sem_post(&C_A); }
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t thread_A;
pthread_t thread_B;
pthread_t thread_C;
sem_init(&A_B,,);
sem_init(&B_C,,);
sem_init(&C_A,,);
pthread_create(&thread_A,NULL,printA,NULL);
pthread_create(&thread_B,NULL,printB,NULL);
pthread_create(&thread_C,NULL,printC,NULL);
pthread_join(thread_A,NULL);
pthread_join(thread_B,NULL);
pthread_join(thread_C,NULL);
sem_destroy(&A_B);
sem_destroy(&B_C);
sem_destroy(&C_A);
printf("\n"); return ; }
生产者消费者问题
生产者消费者之间存在的互斥和同步关系分析
首先,同一时间,只允许一个生产者对当前该生产的位置进行访问,所以生产者与生产者之间是互斥关系。
再者,同一时间,只允许一个消费者对当前该消费的位置进行消费,所以消费者与消费者之间也是互斥关系
最后,同一个位置要先生产再消费,所以生产者和消费者之间是同步关系。
我在具体是现实,用了一个指针in表示下一个待生产的位置,由于生产者和消费者线程都需要访问这个指针in,所以in是一个临界区,生产者和消费者要互斥地访问,为了变成简便我直接也把生产者和消费者看成是互斥关系,但是这也导致临界区的粒度变大。
代码如下:
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#define NUM 10
#define P_NUM 5
#define C_NUM 10 int buffer[];
int *in; pthread_mutex_t mutex;//buffer临界区 sem_t p_sem;//消费者信号量
sem_t c_sem;//生产者信号量 void *producer(void *arg)
{
while()
{
sem_wait(&p_sem); pthread_mutex_lock(&mutex);
printf("生产者生产了第%02d个位置的商品\n",*in);
in++;
pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&c_sem);
sleep();
}
return NULL;
}
void *consumer(void *arg)
{
while()
{
sem_wait(&c_sem); pthread_mutex_lock(&mutex);
in--;
printf("消费者消耗了第%02d个位置的商品\n",*in);
pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&p_sem);
sleep();
}
return NULL;
} int main()
{
int i = ;
for(i = ;i < NUM;i++)
{
buffer[i] = i + ;
} in = buffer; //初始化互斥体
pthread_mutex_init(&mutex,NULL); //初始化信号量
sem_init(&p_sem,,NUM);
sem_init(&c_sem,,); pthread_t ppt[P_NUM]; //创建生产者线程
for(i = ;i < P_NUM;i++)
{
pthread_create(&ppt[i],NULL,producer,NULL);
}
//创建消费者线程
pthread_t cpt[C_NUM];
for(i = ;i < C_NUM;i++)
{
pthread_create(&cpt[i],NULL,consumer,NULL);
} //回收资源
for(i = ;i < P_NUM;i++)
{
pthread_join(ppt[i],NULL);
}
for(i = ;i < C_NUM;i++)
{
pthread_join(cpt[i],NULL);
}
pthread_mutex_destroy(&mutex);
sem_destroy(&p_sem);
sem_destroy(&c_sem); return ;
}
读者写者问题
读者写者也是一个非常著名的同步问题。读者写者问题描述非常简单,有一个写者很多读者,多个读者可以同时读文件,但写者在写文件时不允许有读者在读文件,同样有读者在读文件时写者也不去能写文件。
读者和写者之间存在互斥关系
写者和写者之间存在互斥关系
读者和读者之间没有互斥关系,是共享关系。
这个问题的解决分为读者优先和写者优先:
读者优先是这样的:一旦有读者成功访问,那么写者将被阻塞,允许后续读者,直到没有读者后,写者才被允许访问。
写者优先是这样的:一旦后写者申请访问,那么将阻止后续读者继续访问,等当前读者读完后,写者开始写。
读者优先代码如下:
/**
* 读者写者问题
* 读者优先
* 青儿哥哥
* 博客园
* 2017-09-27
* */ #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h> #define R_NUM 10 //读者个数
#define W_NUM 3 //写者个数 pthread_t rpt[R_NUM];//读者线程的id
pthread_t wpt[W_NUM];//写者线程的id int readercnt = ; int buffer = ; pthread_mutex_t buffer_mutex;//缓冲区的临界区 pthread_mutex_t readercnt_mutex;//读者数量的临界区 void write()
{
int rd = rand()%;
buffer = rd;
printf("写者写:%d\n",buffer);
}
void read()
{
printf("读者读:%d\n",buffer);
} void *reader(void *arg)
{
while()
{
pthread_mutex_lock(&readercnt_mutex);
readercnt++;
if(readercnt == )
{
pthread_mutex_lock(&buffer_mutex);
}
pthread_mutex_unlock(&readercnt_mutex); read(); pthread_mutex_lock(&readercnt_mutex);
readercnt--;
if(readercnt == )
{
pthread_mutex_unlock(&buffer_mutex);
}
pthread_mutex_unlock(&readercnt_mutex);
sleep(); }
return NULL; }
void *writer(void *arg)
{
while()
{
pthread_mutex_lock(&buffer_mutex);
write();
pthread_mutex_unlock(&buffer_mutex);
sleep();
}
return NULL;
} int main()
{
//初始化互斥体
pthread_mutex_init(&buffer_mutex,NULL);
pthread_mutex_init(&readercnt_mutex,NULL); int i = ;
for(i = ;i < R_NUM;i++)
{
pthread_create(&rpt[i],NULL,reader,NULL);
}
for(i = ;i < W_NUM;i++)
{
pthread_create(&wpt[i],NULL,writer,NULL);
} for(i = ;i < R_NUM;i++)
{
pthread_join(rpt[i],NULL);
}
for(i = ;i < W_NUM;i++)
{
pthread_join(wpt[i],NULL);
} pthread_mutex_destroy(&buffer_mutex);
pthread_mutex_destroy(&readercnt_mutex); return ;
}
写者优先代码如下:
/**
* 读者写者问题
* 写者优先
* 青儿哥哥
* 博客园
* 2017-09-27
* */ #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<semaphore.h> #define R_NUM 10 //读者个数
#define W_NUM 3 //写者个数 pthread_t rpt[R_NUM];//读者线程的id
pthread_t wpt[W_NUM];//写者线程的id int readercnt = ;
int writercnt = ; int buffer = ; pthread_mutex_t buffer_mutex;//缓冲区的临界区 pthread_mutex_t readercnt_mutex;//读者数量的临界区
pthread_mutex_t writercnt_mutex;//写者数量的临界区 sem_t reader_sem;//读者的信号量 void write()
{
int rd = rand()%;
buffer = rd;
printf("写者写:%d\n",buffer);
}
void read()
{
printf("读者读:%d\n",buffer);
} void *reader(void *arg)
{
while()
{
sem_wait(&reader_sem);
sem_post(&reader_sem);
pthread_mutex_lock(&readercnt_mutex);
readercnt++;
if(readercnt == )
{
pthread_mutex_lock(&buffer_mutex);
}
pthread_mutex_unlock(&readercnt_mutex); read(); pthread_mutex_lock(&readercnt_mutex);
readercnt--;
if(readercnt == )
{
pthread_mutex_unlock(&buffer_mutex);
}
pthread_mutex_unlock(&readercnt_mutex);
sleep(); }
return NULL; }
void *writer(void *arg)
{
while()
{ pthread_mutex_lock(&writercnt_mutex);
writercnt++;
if(writercnt == )
{
sem_wait(&reader_sem);
}
pthread_mutex_unlock(&writercnt_mutex);
pthread_mutex_lock(&buffer_mutex);
write();
pthread_mutex_unlock(&buffer_mutex);
pthread_mutex_lock(&writercnt_mutex);
writercnt--;
if(writercnt == )
{
sem_post(&reader_sem);
}
pthread_mutex_unlock(&writercnt_mutex); sleep();
}
return NULL;
} int main()
{
//初始化互斥体
pthread_mutex_init(&buffer_mutex,NULL);
pthread_mutex_init(&readercnt_mutex,NULL);
pthread_mutex_init(&writercnt_mutex,NULL); sem_init(&reader_sem,,); int i = ;
for(i = ;i < R_NUM;i++)
{
pthread_create(&rpt[i],NULL,reader,NULL);
}
for(i = ;i < W_NUM;i++)
{
pthread_create(&wpt[i],NULL,writer,NULL);
} for(i = ;i < R_NUM;i++)
{
pthread_join(rpt[i],NULL);
}
pthread_mutex_destroy(&buffer_mutex);
pthread_mutex_destroy(&readercnt_mutex);
pthread_mutex_destroy(&writercnt_mutex);
sem_destroy(&reader_sem); return ; }
如果你觉得对你有用,请赞一个吧~~
pthread和semaphore的简单应用以及四个典型的多线程问题的更多相关文章
- posix 线程(一):线程模型、pthread 系列函数 和 简单多线程服务器端程序
posix 线程(一):线程模型.pthread 系列函数 和 简单多线程服务器端程序 一.线程有3种模型,分别是N:1用户线程模型,1:1核心线程模型和N:M混合线程模型,posix thread属 ...
- pthread库实现一个简单的任务池
pthread库实现一个简单的任务池 类关系图: 说明: 1:TaskManager类管理Task类,Task类是一个纯虚类; 2:ThreadManager类管理Th ...
- SSD固态盘应用于Ceph集群的四种典型使用场景
在虚拟化及云计算技术大规模应用于企业数据中心的科技潮流中,存储性能无疑是企业核心应用是否虚拟化.云化的关键指标之一.传统的做法是升级存储设备,但这没解决根本问题,性能和容量不能兼顾,并且解决不好设备利 ...
- 数据采集与融合第四次作业:多线程以及scrapy框架的使用
数据采集第四次作业:多线程以及scrapy框架的使用 任务一:单多线程的使用 单线程代码: from bs4 import BeautifulSoup from bs4 import UnicodeD ...
- 线程模型、pthread 系列函数 和 简单多线程服务器端程序
一.线程有3种模型,分别是N:1用户线程模型,1:1核心线程模型和N:M混合线程模型,posix thread属于1:1模型. (一).N:1用户线程模型 “线程实现”建立在“进程控制”机制之上,由用 ...
- pthread创建线程的简单演示
使用pthread创建子线程的简单步骤 导入头文件 #import <pthread.h> 指定新线程标识符 使用pthread创建线程的函数 根据result = 0 与否判断子线程 ...
- Vue 简单的总结四(项目流程,DIY脚手架、vue-cli的使用)
项目流程 1.下载 cdn 2.引包 vue-router依赖vue vue-router.js 3.如果是模块化机制 Vue.use(vue-router) 4.创建示例 let Home = {/ ...
- FusionCharts简单教程(四)-----基本数字格式
在统计图例中什么是最基本,最重要的元素?那就是数据.一个数据的统计图像那就是一堆空白.但是数据存在多种形式,比如小数,比如千分位等等.又如若一个数据是12.000000001,对于数据要求 ...
- Windowsclient开发简单介绍(四)
在上一篇文章里,我简单扼要的给大家介绍了一下GDI的基础知识,包含DC,HDC.GDI对象等等,总的来说都是些偏理论的知识,属于概念的范畴. 今天这篇文章里,我就要正式開始有点实际的东 ...
随机推荐
- 切勿用普通for循环遍历LinkedList
ArrayList与LinkedList的普通for循环遍历 对于大部分Java程序员朋友们来说,可能平时使用得最多的List就是ArrayList,对于ArrayList的遍历,一般用如下写法: p ...
- TFS中设置任务中的“计划开始时间”为可编辑状态
问题现象 如果使用TFS系统的默认模板CMMI新建团队项目,你会发现在网页浏览器中,任务工作项的"计划开始日期"和"计划结束日期"的类型是普通字符,并且不能修改 ...
- net 串口通讯 网口通讯(Socket)
1.串口通讯 2.网口(Socket) 源码下载:源码附件
- Netty 源码中对 Redis 协议的实现
原文地址: haifeiWu的博客 博客地址:www.hchstudio.cn 欢迎转载,转载请注明作者及出处,谢谢! 近期一直在做网络协议相关的工作,所以博客也就与之相关的比较多,今天楼主结合 Re ...
- oracle 游标简单案例
oracle 游标简单案例 一.案例: DECLARE IDO NUMBER; DABH CHAR); t_count ); CURSOR TJ_CURSOR IS SELECT IDO,DABH ...
- pandas 对dataframe一列中某些值进行处理
https://github.com/Bifzivkar/Boutique-Travel-Services-Predict/blob/master/feature/5_extract_feature. ...
- BZOJ 5395--[Ynoi2016]谁的梦(STL&容斥)
5395: [Ynoi2016]谁的梦 Time Limit: 80 Sec Memory Limit: 128 MBSubmit: 22 Solved: 7[Submit][Status][Di ...
- eclipse常见使用方法
1.修改字体大小,字符类型(设置为中欧字符) window-preferences-General-Appearance-Colors and Fonts-Basic-Text Font修改 2.展示 ...
- 鬼知道是啥系列之——STL(lower_bound(),upper_bound() )
引子,不明觉厉: 百度,渐入佳境: 头铁,入门到放弃: lower_bound(): 头文件: #include<algorithm>函数功能: 函数lower_bound()在f ...
- PHP 5.6 如何使用 CURL 上传文件
以前我们通过 PHP 的 cURL 上传文件是,是使用“@+文件全路径”的来实现的: curl_setopt(ch, CURLOPT_POSTFIELDS, array( 'file' => ' ...