一、 线程的同步

线程同步：提前已经知道了线程应该有的执行的顺序，控制线程按指定的顺序执行

互斥锁无法保证线程执行的顺序，一个线程解锁后无法保证是另一个线程上锁，有可能仍是原来刚解锁的线程又再次上锁

无名信号量是荷兰计算器科学家发明的，PV操作的PV来自荷兰语。

（一）无名信号量sem

1. 定义和初始化

#include <semaphore.h>定义无名信号量sem_t  sem;
初始化无名信号量int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);功能：初始化无名信号量参数：sem：无名信号量指针pshared：0：两个线程间同步非0：两个进程间同步value：信号量的初始值如果是1表示可以获取信号量如果是0表示不可以获取信号量返回值：成功 0失败 -1 重置错误码 

2.获取信号量

获取信号量(P操作)int sem_wait(sem_t *sem);功能：获取信号量 （将信号量的值-1）如果信号量的值已经是0了，则sem_wait会阻塞，等到能执行减1操作为止参数：sem：无名信号量指针返回值：成功 0失败 不会改变信号量的值 返回 -1 重置错误码 

3.释放信号量

释放信号量(V操作)int sem_post(sem_t *sem);功能：释放信号量（将信号量的值+1）参数：sem：无名信号量指针返回值：成功 0失败 不会改变信号量的值 返回 -1 重置错误码 

4. 销毁

销毁无名信号量int sem_destroy(sem_t *sem);功能：销毁无名信号量参数：sem：无名信号量指针返回值：成功 0

• 注：
• 无名信号量不允许减到小于1，当等于0时，sem_wait会阻塞等待；
• 但是无名信号量允许加到大于1

5. 使用示例

现有三个线程，其功能分别为打印A、打印B、打印C，使用无名信号量使其按照ABC的顺序打印。

#include <my_head.h>sem_t sem1;
sem_t sem2;
sem_t sem3;//A线程
void *task_func_1(void *arg){while(1){sem_wait(&sem1);sleep(1);printf("A ");fflush(stdout);sem_post(&sem2);}
}//B线程
void *task_func_2(void *arg){while(1){sem_wait(&sem2);sleep(1);printf("B ");fflush(stdout);sem_post(&sem3);}
}
//C线程
void *task_func_3(void *arg){while(1){sem_wait(&sem3);sleep(1);printf("C ");fflush(stdout);sem_post(&sem1);}
}int main(int argc, const char *argv[])
{//初始化无名信号量sem_init(&sem1, 0, 1);sem_init(&sem2, 0, 0);sem_init(&sem3, 0, 0);pthread_t tid1 = 0, tid2 = 0, tid3=0;int ret = 0;if(0 != (ret = pthread_create(&tid1, NULL, task_func_1, NULL))){printf("pthread_create error : %s\n", strerror(ret));exit(-1);}if(0 != (ret = pthread_create(&tid2, NULL, task_func_2, NULL))){printf("pthread_create error : %s\n", strerror(ret));exit(-1);}if(0 != (ret = pthread_create(&tid3, NULL, task_func_3, NULL))){printf("pthread_create error : %s\n", strerror(ret));exit(-1);}pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_join(tid3, NULL);//销毁无名信号量sem_destroy(&sem1);sem_destroy(&sem2);sem_destroy(&sem3);return 0;
}

（二）条件变量

无名信号量适合线程数比较少的线程中实现微观的同步过程，
条件变量更适用于大量线程实现同步

1. 定义和初始化

#include <pthread.h>pthread_cond_t cond;pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//静态初始化

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
功能：动态初始化条件变量
参数：cond：条件变量指针cond_attr：条件变量的属性 NULL 表示使用默认属性
返回值：成功 0  失败 错误码

2. 获取条件变量

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
功能：获取条件变量
参数：cond：条件变量指针mutex：互斥锁指针
返回值：成功 0  失败 错误码
使用流程：1.先获取到互斥锁（可以先完成一些任务初始化的工作）2.调用pthread_cond_wait2.1 将当前线程添加到队列中2.2 解锁2.3 在队列中休眠2.4 重新获取锁这时，如果等待的条件没有发生，会继续解锁、休眠如果等待的条件发生了，会将线程在队列中移除3.执行后续的任务4.解锁

3. 释放条件变量

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
功能：释放一个条件变量，唤醒一个等待条件的线程
参数：cond：条件变量指针
返回值：成功 0  失败 错误码int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
功能：释放所有的资源，唤醒所有等待条件的线程
参数：cond：条件变量指针
返回值：成功 0  失败 错误码

4. 销毁条件变量

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
功能：销毁条件变量
参数：cond：条件变量指针
返回值：成功 0  失败 错误码

二、进程间通信

进程间通信方式
1.传统进程间通信
无名管道
有名管道
信号通信
2.system V 版本引入了IPC进程间通信
消息队列
共享内存
信号灯集
socket套接字通信

（一）无名管道

1.概念

在使用fork函数创建子进程前打开的文件描述符，在fork之后，子进程会继承父进程打开的文件描述符。

无名管道是内核空间实现的机制，只能用于亲缘进程间通信，无名管道的大小是64K。

2. 定义

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);
功能：创建一个管道 一个单向的数据通道 可用于进程间通信数组 pipefd 中会返回两个文件描述符，pipefd[0] 管道的读端  pipefd[1] 管道的写端写入管道的数据会被内核缓冲 直到被读走
参数：pipefd：保存管道的两个端点的文件描述符的数据
返回值：成功  0失败 -1 重置错误码

3. 特点

1.只能用于亲缘间进程的通信
2.无名管道数据半双工的通信的方式
单工 ： A -------------->B
半双工 : 同一时刻 A----->B B------>A
全双工 : 同一时刻 A<---->B
3.无名管道的大小是64K
4.无名管道不能够使用lseek函数(调用会出错 返回 -1)
5.读写的特点
如果读端存在 写管道：有多少写多少，直到写满为止（64k）写阻塞，
直到管道中腾出新的4K空间，写操作解除阻塞
如果读端不存在 写管道，管道破裂（SIGPIPE）
如果写端存在 读管道：有多少读多少，没有数据的时候阻塞等待
如果写端不存在 读管道：有多少读多少，没有数据的时候立即返回(非阻塞)

（二）有名管道

1. 原理

有名管道会在文件系统中创建一个管道文件，只需要打开这个文件，进行读写操作即可。
有名管道是在文件系统中映射出一个管道文件名，管道文件本质是在内存上的，在硬盘上的只是一个标识。

2. 定义

mkfifo命令也可以创建管道文件
管道文件不能重名
在管道文件中写入内容，文件大小并不会增加，因为写入管道文件的内容保存在内存中，并非硬盘中

//也可以在终端上使用 mkfifo 命令创建管道文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
功能：
参数：pathname：管道文件的路径和名字mode：权限   & ~umask  --》 最终权限
返回值：成功  0失败  -1 重置错误码

3. 特点

1. 可以用于任意进程间的通信，不仅限亲缘进程
2. 有名管道数据是半双工的通信方式
3. 有名管道的大小是64K
4. 有名管道不能够使用lseek函数(调用会失败 返回 -1)
5. 读写的特点
   如果读端存在写管道：有多少写多少，直到写满为止（64k）写阻塞
   如果读端不存在写管道
   1.读端没有打开，写端在open的位置阻塞
   2.读端打开后关闭，管道破裂（SIGPIPE）
   如果写端存在读管道：有多少读多少，没有数据的时候阻塞等待
   如果写端不存在读管道
   1.写端没有打开，读端在open的位置阻塞
   2.写端打开后关闭，有多少读多少，没有数据的时候立即返回

（三）信号通信

1. 概念

信号是中断的一种软件模拟，中断是基于硬件的概念，信号是基于linux内核实现的。
用户可以给进程发信号，进程可以给进程发信号，linux内核也可以给进程发信号。
信号的处理方式有三种：默认DEF、忽略IGN、捕捉 caught
man 7 signal

信号查看：kill -l

2. 定义

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能：注册信号和信号处理方式的关系
参数：signum：信号的编号handler：处理方式SIG_IGN  忽略SIG_DFL  默认也可以传一个函数  捕捉void sig_func(int signum){//自定义的逻辑}
返回值：成功  返回handler失败  SIG_ERR  重置错误码

signal函数只是注册了信号和处理方式的关系，并不会阻塞等待信号产生