c++ 线程间通信方式

线程同步和线程互斥

• 互斥

某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的，线程间不需要知道彼此的存在。

• 同步

在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问，线程间知道彼此的存在。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源

线程间通信方式

• 两个进程间的两个线程通信，相当于进程间通信：
  信号量, socket网络连接, 共享内存 ,管道,共享文件
• 一个进程中的两个线程间通信方式：
  1.互斥锁
  mutex;
  lock_guard (在构造函数里加锁，在析构函数里解锁）
  unique_lock 自动加锁、解锁
  atomic 基本类型的原子操作
  参考链接：
  std::unique_lock与std::lock_guard区别
  C++11 std::unique_lock与std::lock_guard区别及多线程应用实例
  C11:std::unique_lock和std::lock_guard的区别
  2.条件变量condition_variable
  关于互斥锁和条件变量：
  互斥量可以保护共享数据的修改，如果线程正在等待共享数据的某个条件出现，仅用互斥量的话就需要反复对互斥对象锁定解锁，以检查值的变化，这样将频繁查询的效率非常低。
  条件变量可以让等待共享数据条件的线程进入休眠，并在条件达成时唤醒等待线程，提供一种更高效的线程同步方式。条件变量一般和互斥锁同时使用，提供一种更高效的线程同步方式。
  3.信号量
  4.读写锁shared_lock。

信号量、条件变量、互斥量

1.互斥锁是为上锁而优化的；条件变量是为等待而优化的； 信号量既可用于上锁，也可用于等待，因此会有更多的开销和更高的复杂性。

2.互斥锁，条件变量都只用于同一个进程的各线程间，而信号量可用于不同进程间的同步。当信号量用于进程间同步时，要求信号量建立在共享内存区。

3.读写锁与互斥量类似，不过读写锁允许更高的并行性。读写锁也叫做共享-独占锁，当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当他以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。

进程、线程、协程

1.进程有自己独立的堆和栈，都不共享，是操作系统调度的基本单位

2.线程有自己独立的栈和共享的堆，是cpu调度的基本单位

3.协程有自己独立的栈和共享的堆，由程序员在代码里显示调度。

协程的优点：

• 没有线程切换的开销，执行销量高；
• 只有一个线程，共享资源不加锁。

多进程和多线程

• 需要频繁创建销毁的优先用线程。
  web服务器。来一个建立一个线程，断了就销毁线程。要是用进程，创建和销毁的代价是很难承受的。
• 需要进行大量计算的优先使用线程
  所谓大量计算，当然就是要消耗很多cpu，切换频繁了，这种情况先线程是最合适的。比如：图像处理、算法处理
• 强相关的处理用线程，弱相关的处理用进程。
  一般的server需要完成如下任务：消息收发和消息处理。消息收发和消息处理就是弱相关的任务，而消息处理里面可能又分为消息解码、业务处理，这两个任务相对来说相关性就要强多了。因此消息收发和消息处理可以分进程设计，消息解码和业务处理可以分线程设计。
• 可能扩展到多机分布的用进程，多核分布的用线程。