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多線程編程之:Linux線程編程

作者: 時(shí)間:2014-10-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  2.信號(hào)量線程控制

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/264053.htm

  (1)信號(hào)量說明。

  在第8章中已經(jīng)講到,信號(hào)量也就是操作系統(tǒng)中所用到的PV原子操作,它廣泛用于進(jìn)程或線程間的同步與。信號(hào)量本質(zhì)上是一個(gè)非負(fù)的整數(shù)計(jì)數(shù)器,它被用來控制對(duì)公共資源的訪問。這里先來簡單復(fù)習(xí)一下PV原子操作的工作原理。

  PV原子操作是對(duì)整數(shù)計(jì)數(shù)器信號(hào)量sem的操作。一次P操作使sem減一,而一次V操作使sem加一。進(jìn)程(或線程)根據(jù)信號(hào)量的值來判斷是否對(duì)公共資源具有訪問權(quán)限。當(dāng)信號(hào)量sem的值大于等于零時(shí),該進(jìn)程(或線程)具有公共資源的訪問權(quán)限;相反,當(dāng)信號(hào)量sem的值小于零時(shí),該進(jìn)程(或線程)就將阻塞直到信號(hào)量sem的值大于等于0為止。

  PV原子操作主要用于進(jìn)程或線程間的同步和這兩種典型情況。若用于,幾個(gè)進(jìn)程(或線程)往往只設(shè)置一個(gè)信號(hào)量sem,它們的操作流程如圖9.2所示。

  當(dāng)信號(hào)量用于同步操作時(shí),往往會(huì)設(shè)置多個(gè)信號(hào)量,并安排不同的初始值來實(shí)現(xiàn)它們之間的順序執(zhí)行,它們的操作流程如圖9.3所示。

  

 

  

 

  圖9.2 信號(hào)量互斥操作 圖9.3 信號(hào)量同步操作

  (2)函數(shù)說明。

  實(shí)現(xiàn)了POSIX的無名信號(hào)量,主要用于線程間的互斥與同步。這里主要介紹幾個(gè)常見函數(shù)。

  n sem_init()用于創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量,并初始化它的值。

  n sem_wait()和sem_trywait()都相當(dāng)于P操作,在信號(hào)量大于零時(shí)它們都能將信號(hào)量的值減一,兩者的區(qū)別在于若信號(hào)量小于零時(shí),sem_wait()將會(huì)阻塞進(jìn)程,而sem_trywait()則會(huì)立即返回。

  n sem_post()相當(dāng)于V操作,它將信號(hào)量的值加一同時(shí)發(fā)出信號(hào)來喚醒等待的進(jìn)程。

  n sem_getvalue()用于得到信號(hào)量的值。

  n sem_destroy()用于刪除信號(hào)量。

  (3)函數(shù)格式。

  表9.7列出了sem_init()函數(shù)的語法要點(diǎn)。

  表9.8列出了sem_wait()等函數(shù)的語法要點(diǎn)。

  (4)使用實(shí)例。

  在前面已經(jīng)通過互斥鎖同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)了的順序執(zhí)行。下面的例子是用信號(hào)量同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)3個(gè)線程之間的有序執(zhí)行,只是執(zhí)行順序是跟創(chuàng)建線程的順序相反。

  /*thread_sem.c*/

  #include

  #include

  #include

  #include

  #define THREAD_NUMBER 3 /* 線程數(shù) */

  #define REPEAT_NUMBER 3 /* 每個(gè)線程中的小任務(wù)數(shù) */

  #define DELAY_TIME_LEVELS 10.0 /*小任務(wù)之間的最大時(shí)間間隔*/

  sem_t sem[THREAD_NUMBER];

  void *thrd_func(void *arg)

  {

  int thrd_num = (int)arg;

  int delay_time = 0;

  int count = 0;

  /* 進(jìn)行P操作 */

  sem_wait(&sem[thrd_num]);

  printf("Thread %d is startingn", thrd_num);

  for (count = 0; count < REPEAT_NUMBER; count++)

  {

  delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + 1;

  sleep(delay_time);

  printf("tThread %d: job %d delay = %dn",

  thrd_num, count, delay_time);

  }

  printf("Thread %d finishedn", thrd_num);

  pthread_exit(NULL);

  }

  int main(void)

  {

  pthread_t thread[THREAD_NUMBER];

  int no = 0, res;

  void * thrd_ret;

  srand(time(NULL));

  for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)

  {

  sem_init(&sem[no], 0, 0);

  res = pthread_create(&thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no);

  if (res != 0)

  {

  printf("Create thread %d failedn", no);

  exit(res);

  }

  }

  printf("Create treads successn Waiting for threads to finish...n");

  /* 對(duì)最后創(chuàng)建的線程的信號(hào)量進(jìn)行V操作 */

  sem_post(&sem[THREAD_NUMBER - 1]);

  for (no = THREAD_NUMBER - 1; no >= 0; no--)

  {

  res = pthread_join(thread[no], &thrd_ret);

  if (!res)

  {

  printf("Thread %d joinedn", no);

  }

  else

  {

  printf("Thread %d join failedn", no);

  }

  /* 進(jìn)行V操作 */

  sem_post(&sem[(no + THREAD_NUMBER - 1) % THREAD_NUMBER]);

  }

  for (no = 0; no < THREAD_NUMBER; no++)

  {

  /* 刪除信號(hào)量 */

  sem_destroy(&sem[no]);

  }

  return 0;

  }

  該程序運(yùn)行結(jié)果如下所示:

  $ ./thread_sem

  Create treads success

  Waiting for threads to finish...

  Thread 2 is starting

  Thread 2: job 0 delay = 9

  Thread 2: job 1 delay = 5

  Thread 2: job 2 delay = 10

  Thread 2 finished

  Thread 2 joined

  Thread 1 is starting

  Thread 1: job 0 delay = 7

  Thread 1: job 1 delay = 4

  Thread 1: job 2 delay = 4

  Thread 1 finished

  Thread 1 joined

  Thread 0 is starting

  Thread 0: job 0 delay = 10

  Thread 0: job 1 delay = 8

  Thread 0: job 2 delay = 9

  Thread 0 finished

  Thread 0 joined

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