1.同步線程：何為同步？

參考百度百科：

1.1 線程

線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分配的基本單位。一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，一個(gè)線程必須有一個(gè)父進(jìn)程，線程自己不擁有系統(tǒng)資源，只有運(yùn)行必須的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但它可以與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源，一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個(gè)線程，同一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行。

1.2 多線程

由于線程之間的相互制約，致使線程在運(yùn)行中呈現(xiàn)出間斷性，線程也有就緒、阻塞、和運(yùn)行3種基本狀態(tài)，所以，在一個(gè)進(jìn)程中可以創(chuàng)建幾個(gè)線程來提高程序的執(zhí)行效率，并且有些程序還通過采用多線程技術(shù)來同事執(zhí)行多個(gè)不同的代碼模塊。?
在一般情況下，創(chuàng)建一個(gè)線程是不能提高程序的執(zhí)行效率的，所以要創(chuàng)建多個(gè)線程。但是多個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行的時(shí)候可能調(diào)用線程函數(shù)，在多個(gè)線程同時(shí)對同一個(gè)內(nèi)存地址進(jìn)行寫入，由于CPU時(shí)間調(diào)度上的問題，寫入數(shù)據(jù)會被多次的覆蓋，所以就要使線程同步。

1.3 線程同步

即當(dāng)有一個(gè)線程在對內(nèi)存進(jìn)行操作時(shí)，其他線程都不可以對這個(gè)內(nèi)存地址進(jìn)行操作，直到該線程完成操作，其他線程才能對該內(nèi)存地址進(jìn)行操作，而其他線程又處于等待狀態(tài)，目前實(shí)現(xiàn)線程同步的方法有很多，臨界區(qū)對象就是其中一種。
臨界區(qū)的使用步驟：
1.初始化一個(gè)CURITY_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)，在臨界區(qū)對象之前，需要定于全局CURITY_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)變量，在調(diào)用CreateThread函數(shù)前調(diào)用InitializeCriticalSection(LPC RITICAL_SECTION lpCriticalSection)函數(shù)初始化臨界區(qū)對象。?
2.申請進(jìn)入一個(gè)臨界區(qū)。在線程函數(shù)中要對保護(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作前，可以通過調(diào)用 EnterCriticalSection(LPC RITICAL_SECTION lpCriticalSection)函數(shù)申請進(jìn)入臨界區(qū)，由于在同一時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)，所以在申請的時(shí)候如果有一個(gè)線程進(jìn)入到臨界區(qū)，則該函數(shù)就會一直等到那個(gè)線程執(zhí)行完臨界區(qū)代碼。?
3.離開臨界區(qū)。當(dāng)執(zhí)行完臨界區(qū)代碼后，需要調(diào)用LeaveCriticalSection(LPC RITICAL_SECTION lpCriticalSection)函數(shù)把臨界區(qū)交還給系統(tǒng)。?
4.刪除臨界區(qū)，當(dāng)不需要臨界區(qū)是可以調(diào)用DeleteCriticalSection(LPC RITICAL_SECTION lpCriticalSection)函數(shù)將臨界區(qū)對象刪除。

1.4 怎么理解同步？

同步就是協(xié)同步調(diào)，按預(yù)定的先后次序進(jìn)行運(yùn)行。如：你說完，我再說。“同”字從字面上容易理解為一起動作其實(shí)不是，“同”字應(yīng)是指協(xié)同、協(xié)助、互相配合。如進(jìn)程、線程同步，可理解為進(jìn)程或線程A和B一塊配合，A執(zhí)行到一定程度時(shí)要依靠B的某個(gè)結(jié)果，于是停下來，示意B運(yùn)行；B依言執(zhí)行，再將結(jié)果給A；A再繼續(xù)操作。所謂同步，就是在發(fā)出一個(gè)功能調(diào)用時(shí)，在沒有得到結(jié)果之前，該調(diào)用就不返回，同時(shí)其它線程也不能調(diào)用這個(gè)方法。按照這個(gè)定義，其實(shí)絕大多數(shù)函數(shù)都是同步調(diào)用（例如sin, isdigit等）。但是一般而言，我們在說同步、異步的時(shí)候，特指那些需要其他部件協(xié)作或者需要一定時(shí)間完成的任務(wù)。例如Window API函數(shù)SendMessage。該函數(shù)發(fā)送一個(gè)消息給某個(gè)窗口，在對方處理完消息之前，這個(gè)函數(shù)不返回。當(dāng)對方處理完畢以后，該函數(shù)才把消息處理函數(shù)所返回的LRESULT值返回給調(diào)用者。
在多線程編程里面，一些敏感數(shù)據(jù)不允許被多個(gè)線程同時(shí)訪問，此時(shí)就使用同步訪問技術(shù)，保證數(shù)據(jù)在任何時(shí)刻，最多有一個(gè)線程訪問，以保證數(shù)據(jù)的完整性。

2.線程等待條件

應(yīng)用程序運(yùn)行多線程時(shí)，無法保證哪個(gè)線程先運(yùn)行，等待條件就等于同步線程。 例如，假如應(yīng)用程序中有兩個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行。第一個(gè)線程進(jìn)行工作，第二個(gè)線程則處于待機(jī)狀態(tài)，直到第一個(gè)線程完成到一定程度立即調(diào)用第二個(gè)線程，第二個(gè)線程才會開始工作。很明顯這就是協(xié)同~ 使用等待條件可以實(shí)現(xiàn)上述線程間的同步。為了使用等待條件，Qt提供了QWaitCondition類。QWaitCondition類使用函數(shù)wait()使線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，使用waitOne()或waitAll()則可以講線程從阻塞狀態(tài)喚醒。 需要注意的是，QWaitCondition在線程中與互斥體一起使用。 #include <QtWidgets/QApplication> #include <QWaitCondition> #include <QMutex> #include <QThread>QMutex mutex; //各線程的全局量 QWaitCondition incNumber; //各線程的全局量 int numUsed; //producer 和 consumer 的共享變量class Producer : public QThread { public:Producer() {} protected:void run(){for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){//sleep(1);mutex.lock(); //注意此互斥量生產(chǎn)者與消費(fèi)者共享++numUsed;incNumber.wakeAll();qDebug("Producer-numUsed : %d", numUsed);mutex.unlock();}} };class Consumer : public QThread { public:Consumer(){} protected:void run(){for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){mutex.lock();//incNumber.wait(&mutex); //此處mutex與生產(chǎn)者是同一個(gè)，所以會等待生產(chǎn)者線程qDebug("Consumer-numUsed : %d", numUsed);mutex.unlock(); }} };int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);Producer producer;Consumer consumer;producer.start();consumer.start();return a.exec(); }

• //Sleep(1);//incNumber.wait(&mutex);?輸出結(jié)果：

生產(chǎn)者消費(fèi)者線程同時(shí)處于激活狀態(tài)。盡在互斥量作用下交替搶占資源。

• sleep(1); //incNumber.wait(&mutex);輸出結(jié)果：

Producer::run()函數(shù)被sleep(1)拖延，所以，在拖延期間，線程Comsumer::run()搶占資源，直至完成操作。

• sleep(1); incNumber.wait(&mutex);輸出結(jié)果：

這個(gè)和第一個(gè)結(jié)果相同，但是執(zhí)行原理卻不同。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是線程Producer和線程Comsumer交替搶占資源。而該實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的是線程等待條件。 線程Producer比較耗時(shí)（空循環(huán)），線程Consumer內(nèi)加入線程繼續(xù)執(zhí)行的等待條件。該過程可以描述為： 等待2s->Producer1->Consumer1...（暫時(shí)猜測等待超時(shí)，會強(qiáng)制執(zhí)行） 調(diào)試代碼： for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){sleep(3);mutex.lock(); //注意此互斥量生產(chǎn)者與消費(fèi)者共享++numUsed;incNumber.wakeAll();qDebug("Producer-numUsed : %d", numUsed);mutex.unlock(); mutex.lock();incNumber.wait(&mutex); //此處mutex與生產(chǎn)者是同一個(gè)，所以會等待生產(chǎn)者線程sleep(1);qDebug("Consumer-numUsed : %d", numUsed);mutex.unlock(); }

• //sleep(1); ?incNumber.wait(&mutex);輸出結(jié)果：

該實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)三是一個(gè)對比實(shí)驗(yàn)。在沒有延時(shí)情況下，不會啟動強(qiáng)行執(zhí)行。所以執(zhí)行流程應(yīng)該為： Producer1->Producer1(customer喚醒但執(zhí)行等待)->Customer1(等待結(jié)束，執(zhí)行局部域)......

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Qt修炼手册12_线程同步与线程等待条件的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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