秒杀多线程第九篇 经典线程同步总结 关键段 事件 互斥量 信号量
前面《秒殺多線程第四篇一個(gè)經(jīng)典的多線程同步問(wèn)題》提出了一個(gè)經(jīng)典的多線程同步互斥問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題包括了主線程與子線程的同步，子線程間的互斥，是一道非常經(jīng)典的多線程同步互斥問(wèn)題范例，后面分別用了四篇
《秒殺多線程第五篇經(jīng)典線程同步關(guān)鍵段CS》
《秒殺多線程第六篇經(jīng)典線程同步事件Event》
《秒殺多線程第七篇經(jīng)典線程同步互斥量Mutex》
《秒殺多線程第八篇經(jīng)典線程同步信號(hào)量Semaphore》
來(lái)詳細(xì)介紹常用的線程同步互斥機(jī)制——關(guān)鍵段、事件、互斥量、信號(hào)量。下面對(duì)它們作個(gè)總結(jié)，幫助大家梳理各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
?
首先來(lái)看下關(guān)于線程同步互斥的概念性的知識(shí)，相信大家通過(guò)前面的文章，已經(jīng)對(duì)線程同步互斥有一定的認(rèn)識(shí)了，也能模糊的說(shuō)出線程同步互斥的各種概念性知識(shí)，下面再列出從《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》一書(shū)中選取的一些關(guān)于線程同步互斥的描述。相信先有個(gè)初步而模糊的印象再看下權(quán)威的定義，應(yīng)該會(huì)記憶的特別深刻。
?
1．線程（進(jìn)程）同步的主要任務(wù)
答：在引入多線程后，由于線程執(zhí)行的異步性，會(huì)給系統(tǒng)造成混亂，特別是在急用臨界資源時(shí)，如多個(gè)線程急用同一臺(tái)打印機(jī)，會(huì)使打印結(jié)果交織在一起，難于區(qū)分。當(dāng)多個(gè)線程急用共享變量，表格，鏈表時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理出錯(cuò)，因此線程同步的主要任務(wù)是使并發(fā)執(zhí)行的各線程之間能夠有效的共享資源和相互合作，從而使程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性。
?
2．線程（進(jìn)程）之間的制約關(guān)系？
當(dāng)線程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于資源共享和線程協(xié)作，使用線程之間會(huì)存在以下兩種制約關(guān)系。
（1）．間接相互制約。一個(gè)系統(tǒng)中的多個(gè)線程必然要共享某種系統(tǒng)資源，如共享CPU，共享I/O設(shè)備，所謂間接相互制約即源于這種資源共享，打印機(jī)就是最好的例子，線程A在使用打印機(jī)時(shí)，其它線程都要等待。
（2）．直接相互制約。這種制約主要是因?yàn)榫€程之間的合作，如有線程A將計(jì)算結(jié)果提供給線程B作進(jìn)一步處理，那么線程B在線程A將數(shù)據(jù)送達(dá)之前都將處于阻塞狀態(tài)。
間接相互制約可以稱(chēng)為互斥，直接相互制約可以稱(chēng)為同步，對(duì)于互斥可以這樣理解，線程A和線程B互斥訪問(wèn)某個(gè)資源則它們之間就會(huì)產(chǎn)個(gè)順序問(wèn)題——要么線程A等待線程B操作完畢，要么線程B等待線程操作完畢，這其實(shí)就是線程的同步了。因此同步包括互斥，互斥其實(shí)是一種特殊的同步。
?
3．臨界資源和臨界區(qū)
在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)線程訪問(wèn)的資源就稱(chēng)為臨界資源或獨(dú)占資源，計(jì)算機(jī)中大多數(shù)物理設(shè)備，進(jìn)程中的共享變量等待都是臨界資源，它們要求被互斥的訪問(wèn)。每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的代碼稱(chēng)為臨界區(qū)
?
看完概念性知識(shí)，下面用幾個(gè)表格來(lái)幫助大家更好的記憶和運(yùn)用多線程同步互斥的四個(gè)實(shí)現(xiàn)方法——關(guān)鍵段、事件、互斥量、信號(hào)量。
?
關(guān)鍵段CS與互斥量Mutex
| ? | 創(chuàng)建或初始化 | 銷(xiāo)毀 | 進(jìn)入互斥區(qū)域 | 離開(kāi)互斥區(qū)域 |
| 關(guān)鍵段CS | Initialize- CriticalSection | Delete- CriticalSection | Enter- CriticalSection | Leave- CriticalSection |
| 互斥量Mutex | CreateMutex | CloseHandle | 等待系列函數(shù)如WaitForSingleObject | ReleaseMutex |
關(guān)鍵段與互斥量都有“線程所有權(quán)”概念，可以將“線程所有權(quán)”理解成旅館的房卡，在旅館前臺(tái)登記名字擁有房卡后是可以多次進(jìn)出房間的，其它人則無(wú)法進(jìn)入直到你交出房卡。每個(gè)線程必須先通過(guò)EnterCriticalSection或WaitForSingleObject來(lái)嘗試獲得“線程所有權(quán)”才能調(diào)用LeaveCriticalSection或ReleaseMutex。否則會(huì)調(diào)用失敗，這就相當(dāng)于偽造房卡去辦理退房手續(xù)——由于登記本上沒(méi)有你的名字所以會(huì)被拒絕。
互斥量能很好的處理“遺棄”情況，因此在多進(jìn)程之間可以放心的使用。
?
事件Event
| ? | 創(chuàng)建 | 銷(xiāo)毀 | 使事件觸發(fā) | 使事件未觸發(fā) |
| 事件Event | CreateEvent | CloseHandle | SetEvent | ResetEvent |
注意事件的手動(dòng)置位和自動(dòng)置位要分清楚，不要混淆了。
?
信號(hào)量Semaphore
| ? | 創(chuàng)建 | 銷(xiāo)毀 | 遞減計(jì)數(shù) | 遞增計(jì)數(shù) |
| 信號(hào)量 Semaphore | Create- Semaphore | CloseHandle | 等待系列函數(shù)如WaitForSingleObject | Release- Semaphore |
信號(hào)量在計(jì)數(shù)大于0時(shí)表示觸發(fā)狀態(tài)，調(diào)用WaitForSingleObject不會(huì)阻塞，等于0表示未觸發(fā)狀態(tài)，調(diào)用WaitForSingleObject會(huì)阻塞直到有其它線程遞增了計(jì)數(shù)。
?
注意：互斥量，事件，信號(hào)量都是內(nèi)核對(duì)象，可以跨進(jìn)程使用（通過(guò)OpenMutex，OpenEvent，OpenSemaphore）。不過(guò)為什么只有互斥量能解決“遺棄”情況了，請(qǐng)看《秒殺多線程第十五篇 關(guān)鍵段,事件,互斥量,信號(hào)量的“遺棄”問(wèn)題》。
?
呵呵^_^，本系列一共使用了六篇文章來(lái)講解了上面三個(gè)表格，如果讀者能輕松寫(xiě)出這個(gè)表格并能解釋下各函數(shù)的用法，那么對(duì)多線程的同步互斥問(wèn)題也就有了良好的基礎(chǔ)。
?
通過(guò)經(jīng)典線程同步問(wèn)題的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)初步練好了解決多線程同步互斥的各種“招式”，下面再通過(guò)學(xué)習(xí)二個(gè)著名的實(shí)例《秒殺多線程第十篇 生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題》和《秒殺多線程第十一篇 讀者寫(xiě)者問(wèn)題》來(lái)使我們?cè)诮鉀Q多線程同步時(shí)更加熟練。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的秒杀多线程第九篇 经典线程同步总结 关键段 事件 互斥量 信号量的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
- 上一篇： 秒杀多线程第七篇 经典线程同步 互斥量M
- 下一篇： 秒杀多线程第八篇 经典线程同步 信号量S