基于linux下的高并发服务器开发（第三章）- 3.8 线程同步

**基于Linux下的高并发服务器开发**

**第三章:线程同步**

在高并发服务器开发中，线程同步是非常重要的。多个线程同时访问共享资源可能会导致数据不一致、死锁等问题。因此，我们需要使用线程同步机制来保证程序的正确性和安全性。

**3.8 线程同步**

在Linux下，提供了几种线程同步机制，包括：

* **mutex（互斥量）**
* **semaphore（信号量）**
* **condition_variable（条件变量）**
* **lockfree（锁自由）**

###3.8.1 mutex（互斥量）

**Mutex**是一种最基本的线程同步机制。它可以保证在某一段代码执行期间，其他线程不能访问共享资源。

c#include <pthread.h>

// 定义一个mutex变量pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread_func(void* arg) {
 // 锁住mutex pthread_mutex_lock(&mutex);
 // 在锁住的范围内执行代码 printf("Thread ID: %ld
", pthread_self());
 //释放mutex pthread_mutex_unlock(&mutex);
 return NULL;
}

int main() {
 pthread_t thread1, thread2;
 // 创建两个线程 pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
 pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
 // 等待两个线程结束 pthread_join(thread1, NULL);
 pthread_join(thread2, NULL);
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个mutex变量`mutex`，并在`thread_func`函数中使用`pthread_mutex_lock`和`pthread_mutex_unlock`函数来锁住和释放mutex。这样就保证了在`thread_func`函数执行期间，其他线程不能访问共享资源。

###3.8.2 semaphore（信号量）

**Semaphore**是一种更高级的线程同步机制。它可以控制多个线程对共享资源的访问次数。

c#include <semaphore.h>

// 定义一个semaphore变量sem_t sem = SEM_INITIALIZER(1);

void* thread_func(void* arg) {
 // 等待信号量 sem_wait(&sem);
 // 在等待的范围内执行代码 printf("Thread ID: %ld
", pthread_self());
 // 发送信号 sem_post(&sem);
 return NULL;
}

int main() {
 pthread_t thread1, thread2;
 // 创建两个线程 pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
 pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
 // 等待两个线程结束 pthread_join(thread1, NULL);
 pthread_join(thread2, NULL);
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个semaphore变量`sem`，并在`thread_func`函数中使用`sem_wait`和`sem_post`函数来等待和发送信号。这样就保证了多个线程对共享资源的访问次数。

###3.8.3 condition_variable（条件变量）

**Condition_variable**是一种高级的线程同步机制。它可以控制多个线程之间的通信。

c#include <pthread.h>

// 定义一个condition_variable变量pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void* thread_func(void* arg) {
 // 等待条件变量 pthread_cond_wait(&cond, NULL);
 // 在等待的范围内执行代码 printf("Thread ID: %ld
", pthread_self());
 return NULL;
}

int main() {
 pthread_t thread1, thread2;
 // 创建两个线程 pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
 pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
 // 等待条件变量 pthread_cond_signal(&cond);
 // 等待两个线程结束 pthread_join(thread1, NULL);
 pthread_join(thread2, NULL);
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个condition_variable变量`cond`，并在`thread_func`函数中使用`pthread_cond_wait`和`pthread_cond_signal`函数来等待和发送信号。这样就保证了多个线程之间的通信。

###3.8.4 lockfree（锁自由）

**Lockfree**是一种高级的线程同步机制。它可以在不使用锁的情况下实现线程安全。

c#include 

// 定义一个lockfree变量spinlock_t spin = SPINLOCK_INITIALIZER;

void* thread_func(void* arg) {
 // 等待spinlock spin_lock(&spin);
 // 在等待的范围内执行代码 printf("Thread ID: %ld
", pthread_self());
 //释放spinlock spin_unlock(&spin);
 return NULL;
}

int main() {
 pthread_t thread1, thread2;
 // 创建两个线程 pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
 pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
 // 等待两个线程结束 pthread_join(thread1, NULL);
 pthread_join(thread2, NULL);
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个lockfree变量`spin`，并在`thread_func`函数中使用`spin_lock`和`spin_unlock`函数来等待和释放spinlock。这样就保证了线程安全。

**总结**

本章介绍了Linux下的几种线程同步机制，包括mutex、semaphore、condition_variable和lockfree。这些机制可以帮助开发者在高并发服务器开发中实现线程安全和通信。