Linux下多线程编程-信号量

今天来谈谈线程的同步--信号量。

首先来看看一些概念性的东西：

如进程、线程同步，可理解为进程或线程A和B一块配合，A执行到一定程度时要依靠B的某个结果，于是停下来，示意B运行；B依言执行，再将结果给A；A再继续操作。

所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回，同时其它线程也不能调用这个方法。按照这个定义，其实绝大多数函数都是同步调用（例如sin, isdigit等）。但是一般而言，我们在说同步、异步的时候，特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。例如Window API函数SendMessage。该函数发送一个消息给某个窗口，在对方处理完消息之前，这个函数不返回。当对方处理完毕以后，该函数才把消息处理函数所返回的LRESULT值返回给调用者。

在多线程编程里面，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。

线程同步的方式和机制

临界区、互斥量、事件、信号量四种方式

临界区（Critical Section）、互斥量（Mutex）、信号量（Semaphore）、事件（Event）的区别

1、临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问，如果有多个线程试图访问公共资源，那么在有一个线程进入后，其他试图访问公共资源的线程将被挂起，并一直等到进入临界区的线程离开，临界区在被释放后，其他线程才可以抢占。

2、互斥量：采用互斥对象机制。 只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以能保证公共资源不会同时被多个线程访问。互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享，还能实现不同应用程序的公共资源安全共享

3、信号量：它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目

4、事 件： 通过通知操作的方式来保持线程的同步，还可以方便实现对多个线程的优先级比较的操作

这里我们重点讨论下信号量。

• int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);，其中sem是要初始化的信号量,为0时表示只能在当前进程的多个线程之间共享，pshared表示此信号量是在进程间共享还是线程间共享，value是信号量的初始值。
• int sem_destroy(sem_t *sem);,其中sem是要销毁的信号量。只有用sem_init初始化的信号量才能用sem_destroy销毁。
• int sem_wait(sem_t *sem);等待信号量，如果信号量的值大于0,将信号量的值减1,立即返回。如果信号量的值为0,则线程阻塞。相当于P操作。成功返回0,失败返回-1。
• int sem_post(sem_t *sem); 释放信号量，让信号量的值加1。相当于V操作。

上代码：

/*

线程信号量测试用例

*/

#include <pthread.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <semaphore.h>

sem_t sem;

int running = 1;

void * producter_f(void *arg)

{

int semval = 0;

while(running)

{

usleep(1);

sem_post(&sem);

sem_getvalue(&sem,&semval);

printf("生产，总数量：%d\n",semval);

}

}

void * consumer_f(void *arg)

{

int semval = 0;

while(running)

{

usleep(1);

sem_wait(&sem);

sem_getvalue(&sem,&semval);

printf("消费，总数量：%d\n",semval);

}

}

int main()

{

pthread_t consumer_t;

pthread_t producter_t;

int err;

sem_init(&sem,0,16);

err = pthread_create(&producter_t,NULL,(void *)producter_f,NULL);

printf("%d",err);

pthread_create(&consumer_t,NULL,(void *)consumer_f,NULL);

sleep(1);

running = 0;

pthread_join(producter_t,NULL);

pthread_join(consumer_t,NULL);

sem_destroy(&sem);

return 0;

}