互斥锁、读写锁、条件变量、自旋锁

关于线程之间的通信:

可以采用全局变量、加锁、信号、信号量等方式

互斥锁

在多任务操作系统中,同时运行的多个任务可能都需要使用同一种资源。这个过程有点类似于,公司部门里,我在使用着打印机打印东西的同时(还没有打印完),别人刚好也在此刻使用打印机打印东西,如果不做任何处理的话,打印出来的东西肯定是错乱的。
  在线程里也有这么一把锁——互斥锁(mutex),互斥锁是一种简单的加锁的方法来控制对共享资源的访问,互斥锁只有两种状态,即上锁( lock )和解锁( unlock )。

【互斥锁的特点】:

1. 原子性:把一个互斥量锁定为一个原子操作,这意味着操作系统(或pthread函数库)保证了如果一个线程锁定了一个互斥量,没有其他线程在同一时间可以成功锁定这个互斥量;

2. 唯一性:如果一个线程锁定了一个互斥量,在它解除锁定之前,没有其他线程可以锁定这个互斥量;

3. 非繁忙等待:如果一个线程已经锁定了一个互斥量,第二个线程又试图去锁定这个互斥量,则第二个线程将被挂起(不占用任何cpu资源),直到第一个线程解除对这个互斥量的锁定为止,第二个线程则被唤醒并继续执行,同时锁定这个互斥量。

【互斥锁的操作流程如下】:

1. 在访问共享资源后临界区域前,对互斥锁进行加锁;

2. 在访问完成后释放互斥锁导上的锁。在访问完成后释放互斥锁导上的锁;

3. 对互斥锁进行加锁后,任何其他试图再次对互斥锁加锁的线程将会被阻塞,直到锁被释放。对互斥锁进行加锁后,任何其他试图再次对互斥锁加锁的线程将会被阻塞,直到锁被释放。

条件变量

与互斥锁不同,条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程,直 到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用。
  条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步 的一种机制,主要包括两个动作:

一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起;
另一个线程使 “条件成立”(给出条件成立信号)。
【原理】:

  条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。线程在改变条件状态之前必须首先锁住互斥量。如果一个条件为假,一个线程自动阻塞,并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件,它发信号给关联的条件变量,唤醒一个或多个等待它的线程,重新获得互斥锁,重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存,条件变量 可以被用来实现这两进程间的线程同步。

读写锁

读写锁与互斥量类似,不过读写锁允许更改的并行性,也叫共享互斥锁。互斥量要么是锁住状态,要么就是不加锁状态,而且一次只有一个线程可以对其加锁。读写锁可以有3种状态:读模式下加锁状态、写模式加锁状态、不加锁状态。

  一次只有一个线程可以占有写模式的读写锁,但是多个线程可以同时占有读模式的读写锁(允许多个线程读但只允许一个线程写)。

【读写锁的特点】:

如果有其它线程读数据,则允许其它线程执行读操作,但不允许写操作;

如果有其它线程写数据,则其它线程都不允许读、写操作。

【读写锁的规则】:

如果某线程申请了读锁,其它线程可以再申请读锁,但不能申请写锁;

如果某线程申请了写锁,其它线程不能申请读锁,也不能申请写锁。

自旋锁

自旋锁与互斥量功能一样,唯一一点不同的就是互斥量阻塞后休眠让出cpu,而自旋锁阻塞后不会让出cpu,会一直忙等待,直到得到锁。自旋锁在用户态使用的比较少,在内核使用的比较多!自旋锁的使用场景:锁的持有时间比较短,或者说小于2次上下文切换的时间

参考链接:

【1】https://blog.csdn.net/daaikuaichuan/article/details/82950711#font_size5font_478

原文地址:https://www.cnblogs.com/lalalatianlalu/p/11556746.html