Linux系统编程读写锁和条件变量使用

偏执的太偏执、 2022-01-22 07:23 194阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1.读写锁概念
 *  2.条件变量的概念和使用

# 1.读写锁概念 #

1.读写锁的适用场景?

互斥锁- - -读写串行  
读写锁- - -:  
读: 并行  
写:串行  
程序中的读操作大于写操作的时候  
2.代码展示  
创建三个写线程,创建五个读线程  
为了防止数据混乱(CPU调度问题)  
需要给共享资源上锁,保证数据的整齐  
使用读写锁

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <pthread.h>
    
    int number=0;
    //创建读写锁
    pthread_rwlock_t lock;
    void* write_func(void* arg) { 
      //循环写
      while(1) { 
        pthread_rwlock_wrlock(&lock);
        number++;
        printf("==write:%lu,%d\n",pthread_self(),number);
        //解锁
        pthread_rwlock_unlock(&lock);
        sleep(1);
      }
      return NULL;
    }
    void* read_func(void* arg) { 
      while(1) { 
        //加读锁
        pthread_rwlock_rdlock(&lock);
        printf("==read:%lu,%d\n",pthread_self(),number);
        pthread_rwlock_unlock(&lock);
        sleep(1);
      }
      return NULL;
    }
    
    int main()
    { 
      pthread_t p[8];
      pthread_rwlock_init(&lock,NULL);
      //循环创建三个写线程
      int i=0;
      for(i=0;i<3;++i) { 
        pthread_create(&p[i],NULL,write_func,NULL);
      }
      //创建五个度线程
      int j=0;
      for(j=3;j<8;++j) { 
        pthread_create(&p[j],NULL,read_func,NULL);
      }
    
      //阻塞回收子线程的pcb
      i=0;
      for(i=0;i<8;++i) { 
        pthread_join(p[i],NULL);
      }
      //释放读写锁资源
      pthread_rwlock_destroy(&lock);
      return 0;
    }

# 2.条件变量的概念和使用 #

1.条件变量的两个动作  
条件不满足,阻塞线程  
当条件满足,通知阻塞的线程开始工作  
条件变量的类型

1. pthread_cond_t cond;

主要函数

①初始化一个条件变量–condition;

1. pthread_cond_init(pthread_cond_t* restrict cond,
    							const pthread_condattr_t* restrict attr);

②销毁一个条件变量

1. pthread_cond_destroy(pthread_cond_t* cond);

③阻塞等待一个条件变量

1. pthread_cond_wait(pthread_cond_t* restrict cond,
    							pthread_mutex_t* restrict mutex);

阻塞线程  
将已经上锁的mutex解锁  
该函数解除阻塞,会对互斥锁加锁  
④限时等待一个条件变量—阻塞一定的时长

1. pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t* restrict cond,
    								pthread_mutex_t* restrict mutex,
    						const struct timespaec *restrict abstime);

⑤唤醒至少一个阻塞在条件变量上的线程

1. pthread_cont_signal(pthread_cond_t* cond);

⑥唤醒全部阻塞在条件变量上的线程

1. pthread_cond_broadcast(pathread_cond_t* cond);

代码展示  
条件变量的使用常常会搭配着互斥锁一起使用  
互斥锁- - - - -保护共享资源  
条件变量- - - - 对线程的阻塞作用(条件不满足则阻塞,条件满足则不再阻塞)

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <pthread.h>
    #include <malloc.h>
    #include <time.h>
    #include <stdlib.h>
    //--------------------------全局参数设定-----------------------
    //创建结点结构
    typedef struct node { 
      int data;
      struct node* next;
    }node;
    //定义指向链表头部的指针
    node* head=NULL;
    //线程同步---互斥锁
    pthread_mutex_t mutex;
    //阻塞线程
    pthread_cond_t cond;
    //--------------------------生产者操作----------------------
    void* wr_func(void* arg) { 
      while(1) { 
        //创建一个链表的结点
        node* pnew=(node*)malloc(sizeof(node));
        //节点的初始化
        pnew->data=rand()%1000;
        //使用互斥锁保护共享资源
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        //指针域
        pnew->next=head;
        head=pnew;
        printf("=====生产:%lu,%d\n",pthread_self(),pnew->data);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        //通知阻塞的线程解除阻塞
        pthread_cond_signal(&cond);
        sleep(rand()%3);
      }
      return NULL;
    }
    //---------------------消费者操作---------------------
    void* rd_func(void* arg) { 
      while(1) { 
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        //判断链表是否为空
        if(head==NULL) { 
          //线程阻塞
          //该函数会对互斥锁解锁
          pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
          //解除阻塞后,对互斥锁做加锁操作
        }
        //链表不为空
        //产生消费行为,删除头结点
        node* Pple=head;
        head=head->next;
        printf("-----消费者: %lu,%d\n",pthread_self(),Pple->data);
        free(Pple);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
      }
      return NULL;
    }
    //---------------------------main函数主函数----------------------------
    int main()
    { 
      pthread_t p1,p2;
      //初始化
      pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
      pthread_cond_init(&cond,NULL);
      //创建生产者线程
      pthread_create(&p1,NULL,wr_func,NULL);
      //创建消费者线程
      pthread_create(&p2,NULL,rd_func,NULL);
    
      //阻塞回收线程
      pthread_join(p1,NULL);
      pthread_join(p2,NULL);
      pthread_mutex_destroy(&mutex);
      pthread_cond_destroy(&cond);
      return 0;
    }