Linux多任务编程--线程通信(条件变量示例)

三种Linux中的常用多线程同步方式浅析
嵌入式linux中文站给大家介绍三种Linux中的常用多线程同步方式：互斥量，条件变量，信号量。

1 互斥锁
互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。

必要性显而易见：假设各个线程向同一个文件顺序写入数据，最后得到的结果一定是灾难性的。

先看下面一段代码。

这是一个读/写程序，它们公用一个缓冲区，并且假定一个缓冲区只能保存一条信息。

即缓冲区只有两个状态：有信息或没有信息。

void reader_function （void ）;
void writer_funcTIon （void ）;
char buffer;
int buffer_has_item=0;
pthread_mutex_t mutex;
struct TImespec delay;
void main （void ）{
pthread_t reader;
/* 定义延迟时间*/
_sec = 2;
_nec = 0;
/* 用默认属性初始化一个互斥锁对象*/
pthread_mutex_init （
pthread_create（
writer_funcTIon（）;
}
void writer_function （void）{
while（1）{。

linux多线程编程详解教程（线程通过信号量实现通信代码）线程按照其调度者可以分为⽤户级线程和核⼼级线程两种。

（1）⽤户级线程主要解决的是上下⽂切换的问题，它的调度算法和调度过程全部由⽤户⾃⾏选择决定，在运⾏时不需要特定的内核⽀持。

在这⾥，操作系统往往会提供⼀个⽤户空间的线程库，该线程库提供了线程的创建、调度、撤销等功能，⽽内核仍然仅对进程进⾏管理。

如果⼀个进程中的某⼀个线程调⽤了⼀个阻塞的系统调⽤，那么该进程包括该进程中的其他所有线程也同时被阻塞。

这种⽤户级线程的主要缺点是在⼀个进程中的多个线程的调度中⽆法发挥多处理器的优势。

（2）这种线程允许不同进程中的线程按照同⼀相对优先调度⽅法进⾏调度，这样就可以发挥多处理器的并发优势。

现在⼤多数系统都采⽤⽤户级线程与核⼼级线程并存的⽅法。

⼀个⽤户级线程可以对应⼀个或⼏个核⼼级线程，也就是“⼀对⼀”或“多对⼀”模型。

这样既可满⾜多处理机系统的需要，也可以最⼤限度地减少调度开销。

Linux的线程实现是在核外进⾏的，核内提供的是创建进程的接⼝do_fork()。

内核提供了两个系统调⽤clone()和fork()，最终都⽤不同的参数调⽤do_fork()核内API。

当然，要想实现线程，没有核⼼对多进程（其实是轻量级进程）共享数据段的⽀持是不⾏的，因此，do_fork()提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享⽂件系统信息）、CLONE_FILES（共享⽂件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号进程有效）。

当使⽤fork系统调⽤时，内核调⽤do_fork()不使⽤任何共享属性，进程拥有独⽴的运⾏环境，⽽使⽤pthread_create()来创建线程时，则最终设置了所有这些属性来调⽤__clone()，⽽这些参数⼜全部传给核内的do_fork()，从⽽创建的“进程”拥有共享的运⾏环境，只有栈是独⽴的，由__clone()传⼊。

linux线程间通信的几种方法Linux是一种开源的操作系统，它支持多线程编程，因此线程间通信是非常重要的。

线程间通信是指在多个线程之间传递数据或信息的过程。

在Linux中，有多种方法可以实现线程间通信，本文将介绍其中的几种方法。

1. 信号量信号量是一种用于线程间同步和互斥的机制。

它可以用来控制对共享资源的访问。

在Linux中，信号量是由sem_t类型的变量表示的。

它有三个主要的操作：初始化、P操作和V操作。

初始化操作用于初始化信号量的值。

P操作用于获取信号量，如果信号量的值为0，则线程会被阻塞，直到信号量的值大于0。

V操作用于释放信号量，将信号量的值加1。

下面是一个使用信号量实现线程间通信的例子：```#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>sem_t sem;void *thread1(void *arg){sem_wait(&sem);printf("Thread 1\n");sem_post(&sem);pthread_exit(NULL);}void *thread2(void *arg){sem_wait(&sem);printf("Thread 2\n");sem_post(&sem);pthread_exit(NULL);}int main(){pthread_t t1, t2;sem_init(&sem, 0, 1);pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL); pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL); pthread_join(t1, NULL);pthread_join(t2, NULL);sem_destroy(&sem);return 0;}```在这个例子中，我们创建了两个线程，它们都需要获取信号量才能执行。

linux下的CC++多进程多线程编程实例详解linux下的C\C++多进程多线程编程实例详解1、多进程编程#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){pid_t child_pid;/* 创建⼀个⼦进程 */child_pid = fork();if(child_pid == 0){printf("child pid\n");exit(0);}else{printf("father pid\n");sleep(60);}return 0;}2、多线程编程#include <stdio.h>#include <pthread.h>struct char_print_params{char character;int count;};void *char_print(void *parameters){struct char_print_params *p = (struct char_print_params *)parameters;int i;for(i = 0; i < p->count; i++){fputc(p->character,stderr);}return NULL;}int main(){pthread_t thread1_id;pthread_t thread2_id;struct char_print_params thread1_args;struct char_print_params thread2_args;thread1_args.character = 'x';thread1_args.count = 3000;pthread_create(&thread1_id, NULL, &char_print, &thread1_args);thread2_args.character = 'o';thread2_args.count = 2000;pthread_create(&thread2_id, NULL, &char_print, &thread2_args);pthread_join(thread1_id, NULL);pthread_join(thread2_id, NULL);return 0;}3、线程同步与互斥1）、互斥pthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);/*也可以⽤下⾯的⽅式初始化*/pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_lock(&mutex);/* 互斥 */thread_flag = value;pthread_mutex_unlock(&mutex);2）、条件变量int thread_flag = 0;pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t thread_flag_cv;\void init_flag(){pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_cond_init(&thread_flag_cv, NULL);thread_flag = 0;}void *thread_function(void *thread_flag){while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);while(thread_flag != 0 ){pthread_cond_wait(&thread_flag_cv, &mutex);}pthread_mutex_unlock(&mutex);do_work();}return NULL;}void set_thread_flag(int flag_value){pthread_mutex_lock(&mutex);thread_flag = flag_value;pthread_cond_signal(&thread_flag_cv);pthread_mutex_unlock(&mutex);}感谢阅读，希望能帮助到⼤家，谢谢⼤家对本站的⽀持！。

Linux线程同步——条件变量互斥锁是⽤来给资源上锁的，⽽条件变量是⽤来等待⽽不是⽤来上锁的。

条件变量⽤来⾃动阻塞⼀个线程，直到某特殊情况发⽣为⽌。

通常条件变量和互斥锁同时使⽤。

和条件变量使⽤有关的⼏个重要函数：int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,pthread_condattr_t *cond_attr);int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有线程的阻塞1. 初始化:条件变量采⽤的数据类型是pthread_cond_t, 在使⽤之前必须要进⾏初始化, 这包括两种⽅式:静态: 可以把常量PTHREAD_COND_INITIALIZER给静态分配的条件变量.动态: pthread_cond_init函数, 是释放动态条件变量的内存空间之前, 要⽤pthread_cond_destroy对其进⾏清理.#include <pthread.h>int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_condattr_t *restrict attr);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);成功则返回0, 出错则返回错误编号.当pthread_cond_init的attr参数为NULL时, 会创建⼀个默认属性的条件变量; ⾮默认情况以后讨论.2. 等待条件:#include <pthread.h>int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restric mutex);int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict timeout);成功则返回0, 出错则返回错误编号.这两个函数分别是阻塞等待和超时等待.等待条件函数等待条件变为真, 传递给pthread_cond_wait的互斥量对条件进⾏保护, 调⽤者把锁住的互斥量传递给函数. 函数把调⽤线程放到等待条件的线程列表上, 然后对互斥量解锁, 这两个操作是原⼦的. 这样便关闭了条件检查和线程进⼊休眠状态等待条件改变这两个操作之间的时间通道, 这样线程就不会错过条件的任何变化.当pthread_cond_wait返回时, 互斥量再次被锁住.3. 通知条件:#include <pthread.h>int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);成功则返回0, 出错则返回错误编号.这两个函数⽤于通知线程条件已经满⾜. 调⽤这两个函数, 也称向线程或条件发送信号. 必须注意, ⼀定要在改变条件状态以后再给线程发送信号.条件变量使⽤⽰例下⾯是个⾮常简单的例⼦，很好的演⽰了条件变量如何使⽤。

概述上一篇介绍了共享内存，已经属于比较高级的层次。

本篇介绍一下多线程/多进程最基础的问题，同步。

为了允许在线程或进程间共享数据，同步常常是必需的，也就是我们常说要用锁（当然锁通常也是性能瓶颈，现在无锁架构正在越发流行）。

互斥锁和条件变量则是同步的基本组成部分。

互斥锁和条件变量在同一进程下的所有线程内是共享的，所有它天然可以用于线程同步。

如果将互斥锁和条件变量存放在多个进程的共享区内，则同样可以用于进程间同步。

（Posix 标准）互斥锁互斥锁用于保护临界区（critical section ），保证在任何时刻只有一个线程/进程在执行其中的代码。

保护一个临界区的代码通常轮廓如下：在实际代码中，我们通常使用如下的数据机构和函数。

条件变量条件变量（condition ）不同于互斥锁，它主要用于等待。

因为我们在线程/进程同步时，通常都需要等待其他线程/进程完成任务再继续自己的任务。

这时，仅仅使用mutex 就无法完美的解决这个问题。

假设我们只使用mutex ，则需要锁上一个mutex 然后查询，如果没有前序任务则解锁，然后隔断时间再继续上述过程。

而借助条件变量，我们则可以大大简化这个过程。

在锁上mutex 后，如果没有前序任务则调用wait 函数，系统会自动释放mutex 并且等待前置信号的到达，且信号到达后还是拥有mutex 。

下面是condition 的常用函数：每个条件变量总有一个互斥锁与之关联。

（个人猜测原因：因为我们等待条件变量时候，需要释放mutex ，交给其他线程）样例这里用一个简单的生产者­消费者模型来演示如何使用mutex 和condition 。

1l o c k _t h e _m u t e x (...);2//d o a n y t h i n g o n e b y o n e 3u n l o c k _t h e _m u t e x (...);01#i n c l u d e <p t h r e a d .h >02//p t h r e a d _m u t e x _t 是锁的定义03s t a t i c p t h r e a d _m u t e x _t l o c k = P T H R E A D _M U T E X _I N I T I A L I Z E ;04 05//尝试对p t r 上锁，否则一直阻塞06i n t p t h r e a d _m u t e x _l o c k (p t h r e a d _m u t e x _t *p t r );07//尝试对p t r 上锁，失败则直接返回08i n t p t h r e a d _m u t e x _t r y l o c k (p t h r e a d _m u t e x _t *p t r );09//解锁10i n t p t h r e a d _m u t e x _u n l o c k (p t h r e a d _m u t e x _t *p t r );1#i n c l u d e <p t h r e a d .h >2//p t h r e a d _m u t e x _t 是条件变量的定义3s t a t i c p t h r e a d _c o n d _t l o c k = P T H R E A D _C O N D _I N I T I A L I Z E R ;4 5//等待条件变量 c p t r 6i n t p t h r e a d _c o n d _w a i t (p t h r e a d _c o n d _t *c p t r , p t h r e a d _m u t e x _t *m p t r );7//发送条件变量 c p t r 8i n t p t h r e a d _c o n d _s i g n a l (p t h r e a d _c o n d _t *c p t r );01#i n c l u d e <p t h r e a d .h >02 03p t h r e a d _m u t e x _t p _m u t e x = P T H R E A D _M U T E X _I N I T I A L I Z E R ;04p t h r e a d _m u t e x _t c _m u t e x = P T H R E A D _M U T E X _I N I T I A L I Z E R ;05p t h r e a d _c o n d _t c _c o n d = P T H R E A D _C O N D _I N I T I A L I Z E R ;06 07i n t L E N = 100;08i n t a r r [L E N ];09i n t n r e a d y = 0;10 11v o i d *p r o d u c e (v o i d *a r g ) {12 i n t i = 0;13 f o r (;;) {14 //多线程生产15 p t h r e a d _m u t e x _l o c k (&p _m u t e x );16 i f (i > L E N ) {17 p t h r e a d _m u t e x _u n l o c k (&p _m u t e x );18 b r e a k ;19 }20 a r r [i ++] = i ;21 p t h r e a d _m u t e x _u n l o c k (&p _m u t e x );22 23 //需要和消费进程 同步 完成数24 p t h r e a d_m u t e x_l o c k(&c_m u t e x);25 i f (n r e a d y == 0) {26 //通知消费进程27 p t h r e a d_c o n d_s i g n a l(&c_c o n d);28 }29 n r e a d y++;30 p t h r e a d_m u t e x_u n l o c k(&c_m u t e x);31 }32}3334v o i d *c o n s u m e(v o i d *a r g) {35 //单线程消费36 f o r (i n t i = 0; i < L E N; ++i) {37 p t h r e a d_m u t e x_l o c k(&c_m u t e x);38 i f (n r e a d y == 0) {39 //等待消费者通知40 p t h r e a d_c o n d_w a i t(&c_c o n d, &c_m u t e x);41 }42 n r e a d y­­;43 p t h r e a d_m u t e x_u n l o c k(&c_m u t e x);4445 //d o s o m e t h i n g f o r a r r[i];46 }47}。

简述Linux下的多线程编程互斥锁和条件变量应用Linux下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。

编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，链接时需要使用库libpthread.a。

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其它的线程共享进程所拥有的全部资源。

当多个任务可以并行执行时，可以为每个任务启动一个线程。

线程是并发运行的。

在串行程序基础上引入线程和进程是为了提供程序的并发度，从而提高程序运行效率和响应时间。

与进程相比，线程的优势：(1)、线程共享相同的内存空间，不同的线程可以存取内存中的同一个变量;(2)、与标准fork()相比，线程带来的开销很小，节省了CPU时间，使得线程创建比新进程创建快上十到一百倍。

适应多线程的理由：(1)、和进程相比，它是一种非常“节俭”的多任务操作方式，在linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种“昂贵”的多任务工作方式。

而运行一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间;(2)、线程间方便的通信机制。

对不同的进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传输只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。

线程则不然，同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。

多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，其优点包括：(1)、提供应用程序响应;(2)、使多CPU系统更加有效：操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行在不同的CPU上;(3)、改善程序结构：一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序利于理解和修改。

linux线程间同步和互斥的方法随着计算机技术的飞速发展，多线程应用已经变得越来越普遍。

在Linux操作系统中，多线程是一种强大的工具，它允许程序同时执行多个任务，从而提高系统的并发性和效率。

然而，多线程应用也带来了一些挑战，如线程间的同步和互斥问题。

本文将介绍Linux线程间同步和互斥的方法。

一、互斥（Mutex）互斥是最基本的同步机制之一，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问同一资源而造成数据混乱。

在Linux中，可以使用pthread_mutex_t类型来创建互斥锁。

使用pthread_mutex_lock()函数来锁定互斥锁，确保同一时刻只有一个线程可以访问被保护的资源；使用pthread_mutex_unlock()函数来解锁互斥锁，允许其他线程访问该资源。

二、条件变量（ConditionVariable）条件变量是一种更复杂的同步机制，它允许一个或多个线程在满足某个条件时被唤醒。

在Linux中，可以使用pthread_cond_t类型来创建条件变量。

线程可以通过pthread_cond_wait()函数进入等待状态，直到条件满足时被唤醒。

使用pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast()函数来通知其他等待的线程。

三、读写锁（Read-WriteLock）读写锁是一种更高效的同步机制，它允许多个读线程同时访问共享资源，但在写操作时只允许一个写线程访问。

在Linux中，可以使用pthread_rwlock_t类型来创建读写锁。

读线程可以同时获取读锁，而写线程必须获取写锁。

当写线程释放写锁时，读线程可以再次获取读锁。

这种机制可以提高并发性能，降低资源争用的开销。

四、信号量（Semaphore）信号量是一种用于控制并发访问的计数器。

它通常用于计数有限的资源数量，如文件描述符或磁盘空间。

在Linux中，可以使用sem_t 类型来创建信号量。

使用sem_wait()函数来减少信号量的值，表示消耗了一个资源；使用sem_post()函数来增加信号量的值，表示释放了一个资源。

互斥量、条件变量与pthread_cond_wait（）函数的使用，详解-孟源的专栏-CSDN博客1. 首先pthread_cond_wait 的定义是这样的The pthread_cond_wait()and pthread_cond_timedwait() functions are used to block on a condition variable. They are called with mutex locked by the calling thread or undefined behaviour will result.These functions atomically release mutex and cause the calling thread to block on the condition variable cond ; atomically here means "atomically with respect to access by another thread to the mutex and then the condition variable". That is, if another thread is able to acquire the mutex after the about-to-block thread has released it, then a subsequent call to pthread_cond_signal()or pthread_cond_broadcast()in that thread behaves as if it were issued after the about-to-block thread has blocked.2. 由上解释可以看出,pthread_cond_wait() 必须与pthread_mutex 配套使用。