线程同步与线程安全

1线程同步

   同步：多线程访问临界资源时，必须进行同步控制，多进程或者多线程的执行并不完全是绝对的并行运行，又可能主线程需要等待函数线程的某些条件的发生。

  多线程的临界资源有全局数据，堆区数据，文件描述符

 

   同步控制方式：

  1.1信号量

        需要用到头文件semaphore.h

     获取： 

       int sem_init(sem_t *sem,int pshared,ussigned int vale);

                第一个参数是一个sem_t类型指针，指向信号量对象

                第二个参数是多进程间是否线程共享，linux暂不支持，所以为0

                 第三个参数是信号量的初始值

     p操作:

             int sem_wait(sem_t *sem)

     V操作：

          int sem_post(sem_t *sem)

     删除：

     int sem_destroy(sem_t *sem)

举个栗子

主线程获取用户输入，函数线程统计用户输入的字符个数。

   

1.2互斥锁   还有读写锁，自旋锁....等

  完全控制临界资源，如果一个线程完成加锁操作，则其他线程无论如何都无法进行加锁，也就无法对临界资源进行访问。相当于最大值为1的信号量，但比信号量的临界控制更加严格。

初始化：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutx,pthread_mutex_attr_t *attr);

       第二个参数pthread_mutex_attr_t *attr为锁的属性，一般为NULL的默认属性。

 

加锁：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutx); //阻塞运行的版本，即无法加锁就等待

      int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutx);//非阻塞的版本。能加锁就加锁进入临界区，加不了走人不干等着

解锁：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutx);

 

释放（删除）：int pthread_mutex_destory(pthread_mutex_t *mutx);

   

2线程安全

  可重入函数：

   某些库函数会使用线程间共享的数据，如果没有同步控制，线程操作是不安全的。

   所以，我们使用这样一些函数时，就必须使用其安全的版本，即可重入函数；

例如 Strtok的 可重入版本 strtok_r

我们知道切割函数一般只用第一次传入字符数组的首地址，之后的切割传入NULL就可以了。

为什么可以函数只用传NULL就知道我们上次字符串切割后的首地址，那是由于系统已经有个全局变量储存了。

因此如果两个线程同时使用这个函数去切割不同的字符串，那么全局变量的储存就会出问题。

导致后切割的字符串的切后首地址覆盖了先切割的，最终结果是只切割了第一个字符串一次，然后两个线程共同 去切割另一个字符串了，和我们的预期不符。

因此我们就要用到处理方式更加妥善的可重入函数

线程中fork 

    在线程中，子进程只会启用调用fork函数的那条线程，其他线程不会启用。

需要注意的是

子进程会继承其父进程的锁及锁的状态，但是父子进程用到不是同一把锁，父进程解锁并不会影响到子进程的锁。所以子进程有可能死锁

可以看到子进程的锁卡住了

解决方案为应对这种情况设计的atfork函数，函数如下

 Pthread_atfork(void (*prepare)(void),void (*parent)(void),void (*child)(void));

 指定在fork调用之后，创建子进程之前，调用prepare函数，获取所有锁，

然后创建子进程，子进程创建以后，父进程环境中调用parent解所有的锁，子进程环境中调用child解所有的锁，然后fork函数再返回，这样保证了fork之后，子进程拿到的锁都是解锁状态，避免了死锁。