Linux 第三十五章

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互斥锁

scp指令

线程加锁的本质

可重入VS线程安全（多执行流并发执行同一段代码时造成的数据不一致）

死锁

线程同步

生产者消费者模型

条件变量

pthread_cond_wait

pthread_cond_signal

pthread_cond_broadcast

事例：火车票抢购

互斥锁

创建全局的锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//创建全局的锁，用宏去初始化
创建局部的锁
pthread_mutex_t mutex;//创建局部锁的时候不用宏初始化
pthread_mutex_init(&mutex);//初始化
pthread_mutex_destroy(&mutex);//局部的锁，不用时要销毁
scp指令

scp指令是用于在Linux系统中进行文件传输的命令，

其语法如下：
scp [选项] [源文件] [目标文件]
常用选项包括：* -r：递归复制整个目录
* -P：指定端口号
* -p：保持源文件的修改时间、访问时间和权限信息
* -q：安静模式，不显示传输进度信息
示例用法：1. 从本地复制文件到远程服务器：
scp /path/to/local/file username@remotehost:/path/to/remote/directory2. 从远程服务器复制文件到本地：
scp username@remotehost:/path/to/remote/file /path/to/local/directory3. 从远程服务器复制整个目录到本地：
scp -r username@remotehost:/path/to/remote/directory /path/to/local/directory
线程加锁的本质

关于加锁的原则，一般原则：谁加锁，谁解锁

可重入VS线程安全（多执行流并发执行同一段代码时造成的数据不一致）

可重入函数是线程安全函数的一种

线程安全不一定是可重入的，而可重入函数则一定是线程安全的。

如果将对临界资源的访问加上锁，则这个函数是线程安全的，但如果这个重入函数若锁还未释放则会产生死锁，因此是不可重入的。

死锁

原因

1）当两个线程需要都需要两把锁，而它们每一个线程只有一把锁，此时就会导致死锁

2）当一个线程在加锁的时候，没有解锁，又去加锁，这样就会导致死锁

…….

死锁必要条件（产生死锁的时候，这四个条件一定是满足的）

互斥条件：一个资源每次只能被一个执行流使用

请求与保持条件：一个执行流因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放

不剥夺条件:一个执行流已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺

循环等待条件:若干执行流之间形成一种头尾相接的循环等待资源的关系

避免死锁

破坏死锁的四个必要条件

加锁顺序一致

避免锁未释放的场景

资源一次性分配

线程同步

线程同步的概念：

在临界资源使用安全的前提下，让多线程执行具有一定的顺序性——同步

互斥：能够保证资源的安全性

同步：能够较为充分使用我们的资源

生产者消费者模型

3种关系

生产者之间关系，互斥

消费者之间关系，互斥

生产者与消费者之间关系，互斥和同步

本质：就是用锁和条件变量，维护

2种角色

生产者，消费者——线程或者进程

1个交易场所

内存空间

生产者消费者模型提高了数据处理的能力

条件变量

创建条件变量
pthread_cond_t cond;
全局的条件变量初始化
cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER
局部条件变量的初始化
Pthread_cond_init(&cond);
局部条件变量需要销毁
pthread_cond_destory(&cond);
pthread_cond_wait

pthread_cond_wait() 是 POSIX 线程库中的一个函数，用于线程间的条件变量同步。它需要与互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）一起使用。
函数原型如下：
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t* cond, pthread_mutex_t* mutex);pthread_cond_wait() 的作用是让调用线程等待条件变量的满足。在调用该函数之前，
必须先使用 pthread_mutex_lock() 锁住一个互斥锁，以确保线程安全。
当条件变量满足时，pthread_cond_wait() 函数会解锁互斥锁并使线程进入等待状态，
直到被其他线程通过 pthread_cond_signal() 或 pthread_cond_broadcast() 唤醒。
使用示例：
#include <pthread.h>
// 全局互斥锁和条件变量
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
void* thread_func(void* arg) {// 获取互斥锁pthread_mutex_lock(&mutex);// 等待条件变量满足pthread_cond_wait(&cond, &mutex);// 条件变量满足后的处理// 解锁互斥锁pthread_mutex_unlock(&mutex);return NULL;
}
int main() {pthread_t thread;// 创建线程pthread_create(&thread, NULL, thread_func, NULL);// 在某个时刻满足条件，并通知等待的线程pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cond_signal(&cond);pthread_mutex_unlock(&mutex);// 等待线程结束pthread_join(thread, NULL);return 0;
}
在上面的示例中，主线程通过 pthread_cond_signal() 唤醒等待的线程。当满足条件时，等待的线程会被唤醒并继续执行。注意，在调用 pthread_cond_wait() 之前必须加锁（pthread_mutex_lock()），并在条件满足后解锁（pthread_mutex_unlock()）。

pthread_cond_signal

pthread_cond_signal() 是 POSIX 线程库中的一个函数，用于唤醒等待在条件变量上的一个线程。它会选择一个等待的线程，并通知该线程条件已经满足，使得该线程从等待状态恢复到运行状态。

函数原型如下：
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t* cond);
pthread_cond_signal() 的作用是发送一个信号给等待在条件变量上的某个线程，
使其从等待状态返回。如果有多个线程等待在条件变量上，那么只有其中一个线程会被唤醒，
具体哪个线程被唤醒则不确定。
pthread_cond_broadcast

pthread_cond_broadcast() 是 POSIX 线程库中的一个函数，用于广播唤醒所有等待在条件变量上的线程。当条件满足时，可以使用 pthread_cond_broadcast() 函数来唤醒所有等待在该条件变量上的线程，让它们从等待状态返回到运行状态。

函数原型如下：
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t* cond);
pthread_cond_broadcast() 的作用是向所有等待在条件变量上的线程发送信号，
使它们全部被唤醒。所有被唤醒的线程都会尝试重新获取互斥锁，并继续执行。
1.让线程在进行等待的时候，会自定释放锁

2.线程被唤醒的时候，是在临界区内唤醒的，当线程被唤醒的时候，线pthread_cond_wait返回的时候要重新申请并持有锁

3.当线程被唤醒的时候，重新申请并持有锁的本质是也要参与锁的竞争

单纯的互斥，能保证数据的安全，不一定合理高效！

事例：火车票抢购

test_cond

#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;//条件变量
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//锁int tickets=1000;void* threadroutine(void* args)
{string name=static_cast<const char*>(args);while(true){// sleep(1);pthread_mutex_lock(&mutex);//加锁if(tickets>0){cout<<name<<", get a ticket: "<<tickets--<<endl;usleep(100);}else{cout<<"没票了"<<name<<endl;pthread_cond_wait(&cond,&mutex);//让线程满足条件变量，才被唤醒//1.让线程在进行等待的时候，会自动释放锁//2.线程被唤醒的时候，是在临界区内唤醒的，当线程被唤醒的时候，线程pthread_cond_wait返回的时候//要重新申请并持有锁//3.当线程被唤醒的时候，重新申请并持有锁的本质是也要参与锁的竞争}pthread_mutex_unlock(&mutex);}
}//主线程
int main()
{pthread_t t1,t2,t3;pthread_create(&t1,nullptr,threadroutine,(void*)"thread - 1");pthread_create(&t2,nullptr,threadroutine,(void*)"thread - 2");pthread_create(&t3,nullptr,threadroutine,(void*)"thread - 3");sleep(5);//主线程5s之后，开始唤醒一个线程while(true){// sleep(1);// pthread_cond_signal(&cond);sleep(20);//休息20s再放一批票pthread_mutex_lock(&mutex);tickets+=1000;pthread_mutex_unlock(&mutex);pthread_cond_signal(&cond);//让一个线程被唤醒，才后这个线程在去抢票}pthread_join(t1,nullptr);pthread_join(t2,nullptr);pthread_join(t3,nullptr);return 0;
}

火车票抢购，其中会同时出现多个人（线程）去抢购票，所有的抢票的过程一定要是原子的，所以需要加互斥锁。还有一个问题，在上面的抢票过程中，会在一段时间增加票的数量，但总不能让某一个人（线程）把这些票都抢光吧！所以就需要条件变量，当这次票完的时候，将这个线程阻塞住，只有被唤醒才可以继续参与抢票。