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Linux如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間同步

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在Linux系統(tǒng)中,進(jìn)程間同步是一種常見(jiàn)的需求,它可以確保多個(gè)進(jìn)程按照預(yù)期的順序執(zhí)行,避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和死鎖等問(wèn)題,本文將介紹Linux中幾種常見(jiàn)的進(jìn)程間同步機(jī)制,包括信號(hào)量、互斥鎖、條件變量和讀寫(xiě)鎖。
信號(hào)量
信號(hào)量(semaphore)是一種計(jì)數(shù)器,用于管理對(duì)共享資源的訪(fǎng)問(wèn),它有兩個(gè)主要操作:P操作(等待)和V操作(釋放),當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要獲取資源時(shí),它會(huì)執(zhí)行P操作,如果信號(hào)量的值大于0,那么信號(hào)量的值減1,進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行;否則,進(jìn)程阻塞,直到信號(hào)量的值變?yōu)檎龜?shù),當(dāng)一個(gè)進(jìn)程完成對(duì)資源的使用后,它會(huì)執(zhí)行V操作,將信號(hào)量的值加1。
要使用信號(hào)量,首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)信號(hào)量對(duì)象,在C語(yǔ)言中,可以使用sem_init()函數(shù)初始化一個(gè)信號(hào)量,然后使用sem_wait()和sem_post()函數(shù)進(jìn)行P操作和V操作,以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例:
includeinclude include sem_t sem; void *func(void *arg) { sem_wait(&sem); printf("線(xiàn)程%d獲取到資源 ", (int)arg); sleep(1); printf("線(xiàn)程%d釋放資源 ", (int)arg); sem_post(&sem); return NULL; } int main() { pthread_t thread1, thread2; sem_init(&sem, 0, 1); pthread_create(&thread1, NULL, func, (void *)1); pthread_create(&thread2, NULL, func, (void *)2); pthread_join(thread1, NULL); pthread_join(thread2, NULL); sem_destroy(&sem); return 0; }
互斥鎖
互斥鎖(mutex)是一種更細(xì)粒度的同步機(jī)制,它可以保護(hù)一段代碼或數(shù)據(jù)區(qū)域不被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪(fǎng)問(wèn),當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要訪(fǎng)問(wèn)共享資源時(shí),它會(huì)嘗試獲取互斥鎖,如果互斥鎖已被其他進(jìn)程鎖定,那么當(dāng)前進(jìn)程會(huì)被阻塞,直到互斥鎖被釋放,一旦互斥鎖被釋放,當(dāng)前進(jìn)程就可以獲取鎖并訪(fǎng)問(wèn)共享資源,當(dāng)進(jìn)程完成對(duì)共享資源的使用后,它應(yīng)該釋放互斥鎖,以便其他進(jìn)程可以獲取鎖。
要使用互斥鎖,首先需要定義一個(gè)互斥鎖變量,在C語(yǔ)言中,可以使用pthread_mutex_t類(lèi)型的變量作為互斥鎖,然后使用pthread_mutex_init()函數(shù)初始化互斥鎖,使用pthread_mutex_lock()和pthread_mutex_unlock()函數(shù)進(jìn)行加鎖和解鎖操作,以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例:
includeinclude include pthread_mutex_t lock; int data = 0; void *func(void *arg) { int id = (int)arg; for (int i = 0; i < 100000; i++) { pthread_mutex_lock(&lock); data++; printf("線(xiàn)程%d修改了data的值為%d ", id, data); pthread_mutex_unlock(&lock); } return NULL; } int main() { pthread_t thread1, thread2; pthread_mutex_init(&lock, NULL); pthread_create(&thread1, NULL, func, (void *)1); pthread_create(&thread2, NULL, func, (void *)2); pthread_join(thread1, NULL); pthread_join(thread2, NULL); pthread_mutex_destroy(&lock); return 0; }
條件變量
條件變量(condition variable)是一種更高級(jí)的同步機(jī)制,它可以讓一個(gè)進(jìn)程在特定條件下喚醒另一個(gè)進(jìn)程,條件變量通常與互斥鎖一起使用,以防止死鎖,當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要等待某個(gè)條件滿(mǎn)足時(shí),它會(huì)執(zhí)行pthread_cond_wait()函數(shù),該函數(shù)會(huì)自動(dòng)釋放互斥鎖并使當(dāng)前進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài),當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí),另一個(gè)進(jìn)程可以執(zhí)行pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast()函數(shù)來(lái)喚醒等待的進(jìn)程,被喚醒的進(jìn)程會(huì)重新獲取互斥鎖并繼續(xù)執(zhí)行,當(dāng)進(jìn)程完成對(duì)共享資源的使用后,它應(yīng)該調(diào)用pthread_cond_destroy()函數(shù)銷(xiāo)毀條件變量,以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例:
includeinclude include include pthread_cond_t cond; int data = 0; bool ready = false; void *func(void *arg) { int id = (int)arg; while (!ready) { pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 注意這里傳入的是互斥鎖指針而不是條件變量本身的指針!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
本文標(biāo)題:Linux如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間同步
網(wǎng)站路徑:http://www.dlmjj.cn/article/djgpehc.html


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