多线程互斥和同步

一、线程互斥
1.线程概念
线程就是“轻量级”的进程。
线程与创建它的进程共享代码段，数据段。
线程拥有自己独立的栈。

2.函数学习
创建线程：int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
头文件：   编译时需要连接-phtread
成功：0 失败：返回错误数字
*thread：函数创建的线程id
*attr：创建线程的属性,NULL
void *(*start_routine)(void *):运行的函数
*arg：函数的参数

等待函数结束：pthread_join
函数原型：int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
头文件： 编译时需要连接-phtread
成功：0 失败：返回错误数字
thread:等待结束的线程id
**retval:保存线程退出时的状态，一般为NULL

退出线程：pthread_exit
函数原型：void pthread_exit(void *retval);
头文件： 编译时需要连接-phtread
返回值为空
*retval：保存线程退出时的状态

3.线程互斥
在实际应用中，多个线程往往会访问同一数据或资源，为避免线程之间相互影响，需要引入线程互斥机制，而互斥锁(mutex)互斥机制中的一种。
初始化mutex: int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *retrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
头文件： 
成功：0 失败：错误数字
mutex:互斥锁的地址
attr:互斥锁的属性

互斥锁上锁：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
头文件： 
成功：0 失败：错误数字
mutex:互斥锁的地址

互斥锁解锁：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
头文件： 
成功：0 失败：错误数字
mutex:互斥锁的地址

4 编写代码
thread.c

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

pthread_t thread[2];
int number = 0;
pthread_mutex_t mutex;

void *worker1()
{
    int i = 0;
    printf("I am worker1.\n");
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        number++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        printf("worker1 number is %d\n", number);

        sleep(1);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *worker2()
{
    int i = 0;
    printf("I am worker2.\n");
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        number++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        printf("worker2 number is %d\n", number);

        sleep(1);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void main()
{
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    /*创建工人1线程*/
    pthread_create(&thread[0], NULL, worker1, NULL);

    /*创建工人2线程*/
    pthread_create(&thread[1], NULL, worker2, NULL);

    /*等待工人1线程结束*/
    pthread_join(thread[0], NULL);

    /*等待工人2线程结束*/
    pthread_join(thread[1], NULL);

    return;
}

二、线程同步
1.线程同步
多个线程按照规定的顺序来执行，即为线程同步。

2.条件变量
初始化

pthread_cond_t cond_ready=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

等待条件成熟

pthread_cond_wait(&cond_ready, &mut);

设置条件成熟

pthread_cond_signal(&cond_ready);

sync.c:

#include <sys/types.h>
#include <pthread.h>

int number = 0;
pthread_t pthread[2];
pthread_mutex_t mut;
pthread_cond_t cond_ready = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void studentA()
{
    int i;
    /*扫5次地*/
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        pthread_mutex_lock(&mut);
        number++;
        if(number >=5)
        {
            printf("student A has funished his work!\n");
            /*通知B同学*/
            pthread_cond_signal(&cond_ready);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mut);
        /*休息1秒钟*/
        sleep(1);
    }

    /*退出*/
    pthread_exit(NULL);
}

void studentB()
{
    pthread_mutex_lock(&mut);
    if(number < 5) /*判断A是否已经扫完5次地*/
        pthread_cond_wait(&cond_ready, &mut);
    /*拖地*/
    number = 0;
    printf("sudent B has finished his work.\n");
    /*退出*/
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_mutex_init(&mut, NULL);
    /*创建A同学线程*/
    pthread_create(&pthread[0], NULL, studentA, NULL);
    /*创建B同学线程*/
    pthread_create(&pthread[1], NULL, studentB, NULL);
    /*等待A同学线程结束*/
    pthread_join(pthread[0], NULL);
    /*等待B同学线程结束*/
    pthread_join(pthread[1], NULL);
}