[C++知识库]线程间通信

线程是操作系统调度的最小单位，当多个线程需要共同操作同一共享资源时，需要同步状态避免引起共享资源竞争和不可预知的结果

• 条件变量
  变量是线程间共享全局变量进行同步的一种机制，访问共享资源时先加锁，条件不满足时等待触发（先解锁后再挂起，不占用CPU），等待其他线程激活后再加锁使用共享资源
  初始化条件变量：
  int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,pthread_condattr_t *cond_attr);
  循环和计时等待：
  int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);
  int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime);
  激活单个和所有线程：
  int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
  int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
  销毁条件变量：
  int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

• 互斥锁
  互斥锁是同一时刻只允许一个线程执行锁中的代码
  初始化锁：
  int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);
  阻塞和非阻塞加锁：
  int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
  int pthread_mutex_trylock( pthread_mutex_t *mutex);
  解锁：
  int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *mutex);
  销毁锁：
  int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);

• 自旋锁
  自旋锁类似互斥锁，区别为在锁被其他线程持有时会持续的获取锁状态
  优点：一直处于用户态，不进行睡眠和线程上下文切换，执行效率高（互斥锁涉及内核调度线程上下文切换）
  缺点：循环时间长的话过度消耗cpu资源，影响其他线程的cpu资源使用
  特点：在内核中，被自旋锁保护的代码执行中不能睡眠，单核处理器下会死锁，多核中两个线程在同一处理器下也可能死锁，所以现在的处理器都会设置自旋时间上限防止死锁，另外自旋锁在单核非抢占式cpu是无效的，在单核抢占式cpu禁止内核抢占并不实现自旋，在多核可抢占cpu为禁止内核抢占且可自旋
  初始化和销毁锁：
  int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared);
  int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock);
  加锁和解锁：
  int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);
  int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock);
  int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);

• 读写锁
  读写锁是同一时刻只允许多个读者或者一个写者执行锁中的代码
  初始化：
  int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
  加解锁：
  int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
  int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
  int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
  int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
  int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
  销毁锁：
  int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

• 信号量
  线程间和进程间一样，也可以使用信号量进行信息同步
  初始化：
  int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
  增加信号量值，v操作
  int sem_post(sem_t *sem);
  减少信号量值，p操作
  int sem_wait(sem_t *sem);
  销毁信号量：
  int sem_destroy(sem_t *sem);