Android C++系列:Linux线程(四)线程同步

多个线程同时访问共享数据时可能会冲突,这跟我们前面信号文章所说的可重入性是同样的问题。比如两个线程都要把某个全局变量增加1,这个操作在某平台需要三条指令完成:

  • 从内存读变量值到寄存器;
  • 寄存器的值加1;
  • 将寄存器的值写回内存

假设两个线程在多处理器平台上同时执行这三条指令,则可能导致下图所示的结果,最后变量只加了一次而非两次。

在这里插入图片描述

实例:

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <pthread.h>
#define NLOOP 5000 int counter;
void *doit(void *);
/* incremented by threads */
int main(int argc, char **argv) {pthread_t tidA, tidB; pthread_create(&tidA, NULL, &doit, NULL);pthread_create(&tidB, NULL, &doit, NULL);/* wait for both threads to terminate */ pthread_join(tidA, NULL);pthread_join(tidB, NULL);return 0; 
}
void *doit(void *vptr) {int i, val;for (i = 0; i < NLOOP; i++) { val = counter;printf("%x: %d\n", (unsigned int)pthread_self(), val + 1);counter = val + 1; }return NULL; 
}

我们创建两个线程,各自把counter增加5000次,正常情况下最后counter应该等于 10000,但事实上每次运行该程序的结果都不一样,有时候数到5000多,有时候数到6000 多。

1. 线程为什么要同步

  1. 共享资源,多个线程都可对共享资源操作;
  2. 线程操作共享资源的先后顺序不确定;
  3. 处理器对存储器的操作一般不是原子操作。

2. 互斥量

mutex操作原语:

  • pthread_mutex_t
  • pthread_mutex_init
  • pthread_mutex_destroy
  • pthread_mutex_lock
  • pthread_mutex_trylock
  • pthread_mutex_unlock

2.1 临界区(Critical Section)

保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。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同时访问临界区,那么 在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起,并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后,其他线程可以继续抢占,并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。

2.2 临界区的选定

临界区的选定因尽可能小,如果选定太大会影响程序的并行处理性能。

2.3 互斥量实例

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *re

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