网络编程(二)
线程同步与互斥
线程互斥
四种互斥量
- std::mutex: 最简单的互斥锁
- std::recursive_mutex：递归mutex类，能多次锁定而不死锁。
- std::time_mutex：定时mutex类，可以锁定一定的时间。
- std::recursive_timed_mutex：定时递归mutex类。
两种锁
- std::lock_guard：方便线程对互斥量上锁。自动加锁和解锁，在构造函数和析构函数中执行。
- std::unique_lock：方便线程对互斥量上锁，但提供了更好的上锁和解锁控制。
两种锁可以使用上面的四种互斥量进行自动加锁和解锁
区别：
- unique_lock可以实现延时锁，即先生成unique_lock对象，然后在有需要的地方调用lock函数，lock_guard在对象创建时就自动进行lock操作了；
- std::adopt_lock: 该互斥量之前必须已经lock，提前加锁，才可以使用该参数。
- std::try_to_lock: 可以避免一些不必要的等待，会判断当前mutex能否被lock，如果不能被lock，可以先去执行其他代码。这个和adopt不同，不需要自己提前加锁。
- std::defer_lock: 这个参数表示暂时先不lock，之后手动去lock，但是使用之前也是不允许去lock。一般用来搭配unique_lock的成员函数去使用。
- unique_lock可以在需要的地方调用unlock操作，而lock_guard只能在其对象生命周期结束后自动Unlock；
- std::adopt_lock: 表示这个互斥量已经被lock了（你必须要把互斥量提前lock了 ，否者会报异常）
- std::try_to_lock: 我们会尝试用mutex的lock()去锁定这个mutex,但如果没有锁定成功，我也会立即返回，并不会阻塞在那里；
- std::defer_lock: std::defer_lock的意思就是并没有给mutex加锁：初始化了一个没有加锁的mutex。
- lock()，加锁
- unlock(),解锁
- try_lock(): 尝试给互斥量加锁，如果拿不到锁，返回false,如果拿到了锁，返回true,这个函数是不阻塞的
- release(): 返回它所管理的mutex对象指针，并释放所有权；也就是说，这个unique_lock和mutex不再有关系。严格区分unlock()与release()的区别，不要混淆
相关函数
- std::try_lock：尝试同时对多个互斥量上锁。
- std::lock：可以同时对多个互斥量上锁。避免死锁。
- std::call_once：如果多个线程需要同时调用某个函数，call_once可以保证多个线程对该函数只调用一次。
线程同步
std::condition_variable, 要搭配着mutex来使用，主要的函数为wait和notify函数。
wait函数：
- wait：有两个重载的函数void wait( std::unique_lockstd::mutex& lock )和void wait( std::unique_lockstd::mutex& lock, Predicate stop_waiting )，第二个比第一个加了pred条件，为true的时候才接触阻塞。
- wait_for：增加了一个超时时间
- wait_util: 直到某个时间点
notify函数
- notify_one: 唤醒一个阻塞进程
- notify_all: 唤醒所有阻塞进程
进程间通信
无名管道
无名管道用于有亲缘关系的进程间的通信，因为这样双方才能同时拥有管道的信息。工作方式为半双工。读端和写端固定。
读写的内容存在于内存中。
通过pipe接口创建，返回读端口和写端口：
int pfd[2]={0};//定义无名管道数组，只有两个端口，所以大小为2
int ret=pipe(pfd);//pipe--创建无名管道
write(pfd[1],"hello", 5);
int n = read(pfd[0], buff, 5)
有名管道
有名管道的创建之后会在文件系统中以管道文件的形式存在；
有名管道可以用于任意两个进程间的通信，没有固定的读端和写端。
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
int ret=mkfifo("fifo",0755);//0664赋文件权限
//写端打开
int fd=open("fifo",O_WRONLY)
write(fd,buf,strlen(buf));//写入
//读端打开
int fd=open("fifo",O_RDONLY);//以‘仅读’打开管道
read(fd,buf,64);//读取缓冲区
消息队列
消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
消息队列同样存在缺点：
- 每个消息的长度受限
- 队列长队也受限制
- 读写消息需要于内核之间数据拷贝两次
//用来创建和访问一个消息队列
int msgget(key_t key, int msgflg);
//消息队列的控制函数
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
//把一条消息添加到消息队列中
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//从一个消息队列接收消息
size_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
key_t key;
key=ftok("./msgfile",'a');
msgid=msgget(key, IPC_CREAT |IPC_EXCL|0666); //通过文件对应
ret = msgsnd(msgid,&msgbuf, sizeof(msgbuf.data), IPC_NOWAIT);
ret=msgrcv(msgid, &msgbuf, sizeof(msgbuf.data), msgtype, IPC_NOWAIT);
信号量
信号量的使用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程（线程）所拥有。
POSIX信号量
//信号量存在
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);
//信号量不存在
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag,
mode_t mode, unsigned int value);
int sem_close(sem_t *sem); //关闭信号量
int sem_unlink(const char *name); //删除信号量文件
sem_wait(sem); // p操作
//v操作+1
sem_post(sem);
共享内存
由于进程通信的本质是要让两个不同的进程看到同一份资源，我们可以在物理内存上开辟一块空间，这块空间被称为共享内存，然后让这两个进程通过某种方式都能访问到这块内存，这样的话，两个进程之间就可以通信了。
共享内存操作默认不阻塞，如果多个进程同时读写共享内存，可能出现数据混乱，共享内存需要借助其他机制来保证进程间的数据同步，比如：信号量，共享内存内部没有提供这种机制。
POSIX共享内存
int shm_open(const char *name, int oflag, mode_t mode);//成功返回非负的描述符，失败返回-1
int shm_unlink(const char *name)//shm_unlink用于删除一个共享内存区对象，跟其他文件的unlink以及其他POSIX IPC的删除操作一样，对象的析构会到对该对象的所有引用全部关闭才会发生。
shm_fd = shm_open("shm-update", O_CREAT|O_RDWR, 0777);
ftruncate(shm_fd, 1024);
shm_data = mmap(NULL,1024, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, SEEK_SET);
systemV共享内存
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id)
//创建或者打开一个共享内存
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);// shmflg: IPC_CREATE, IPC_excl
//关联和解除关联函数shmat
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
//
int shmdt(const void *shmaddr);