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操作系統(tǒng)的本質(zhì)是為了管理硬件資源，提供給應(yīng)用程序統(tǒng)一的接口，使得應(yīng)用程序可以直接使用硬件資源，而不需要過(guò)多關(guān)注底層硬件的細(xì)節(jié)。線程是應(yīng)用程序中非常重要的概念，它可以讓應(yīng)用程序變得高效和可靠。在Linux系統(tǒng)中，線程也是重要的概念之一，它對(duì)應(yīng)的就是輕量級(jí)進(jìn)程（LWP）。Linux系統(tǒng)中線程的創(chuàng)建和銷毀都比較容易，但是如何實(shí)現(xiàn)線程間的共享，則需要使用到一些技巧，其中之一就是句柄的應(yīng)用。
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句柄是一種抽象的概念，通常表示一些資源的標(biāo)識(shí)符。在Linux系統(tǒng)中，許多資源都可以通過(guò)句柄來(lái)進(jìn)行描述和處理，比如文件、套接字、管道等等。在多線程環(huán)境中，句柄被廣泛應(yīng)用在線程間的共享中，可以讓不同的線程共享同一個(gè)句柄，從而實(shí)現(xiàn)資源的共享。
下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明如何利用句柄實(shí)現(xiàn)線程間的共享。假設(shè)有兩個(gè)線程，分別代表兩個(gè)進(jìn)程，要共享一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域，代碼如下：
“`
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define SHM_SIZE 1024
void *thread1(void *arg);
void *thread2(void *arg);
int shmid;
int mn(int argc, char **argv)
{
pthread_t tid1, tid2;
shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
if (shmid == -1) {
perror(“shmget”);
exit(EXIT_FLURE);
}
if (pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL) != 0) {
perror(“pthread_create”);
exit(EXIT_FLURE);
}
if (pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL) != 0) {
perror(“pthread_create”);
exit(EXIT_FLURE);
}
if (pthread_join(tid1, NULL) != 0) {
perror(“pthread_join”);
exit(EXIT_FLURE);
}
if (pthread_join(tid2, NULL) != 0) {
perror(“pthread_join”);
exit(EXIT_FLURE);
}
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
perror(“shmctl”);
exit(EXIT_FLURE);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
void *thread1(void *arg)
{
void *shmaddr;
shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
if (shmaddr == (void *)-1) {
perror(“shmat”);
exit(EXIT_FLURE);
}
printf(“Thread1 attach shared-memory\n”);
strcpy(shmaddr, “Hello, world!\n”);
pthread_exit(NULL);
}
void *thread2(void *arg)
{
void *shmaddr;
usleep(500000);
shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
if (shmaddr == (void *)-1) {
perror(“shmat”);
exit(EXIT_FLURE);
}
printf(“Thread2 attach shared-memory\n”);
printf(“Message: %s\n”, (char *)shmaddr);
pthread_exit(NULL);
}
“`
上面的代碼創(chuàng)建了兩個(gè)線程，一個(gè)線程用來(lái)寫入共享內(nèi)存區(qū)域，另一個(gè)線程用來(lái)讀取共享內(nèi)存區(qū)域，并將讀取到的內(nèi)容打印出來(lái)。可以看到，兩個(gè)線程都通過(guò)shmat函數(shù)獲取共享內(nèi)存區(qū)域的地址，從而可以對(duì)該共享內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。在這個(gè)例子中，shmat函數(shù)返回的就是共享內(nèi)存區(qū)域的句柄，兩個(gè)線程都擁有該句柄，并利用它來(lái)共享內(nèi)存。
這個(gè)例子雖然簡(jiǎn)單，但也說(shuō)明了句柄在Linux線程間共享中的重要性。句柄的應(yīng)用使得不同的線程可以共享同一資源，從而提高了線程的利用率和系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)然，在使用句柄時(shí)，需要注意同步和錯(cuò)誤處理的問(wèn)題，否則可能會(huì)出現(xiàn)一些難以預(yù)料的問(wèn)題。
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Linux C++多線程同步的四種方式
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1.同一個(gè)線程內(nèi)部，指令按照先后順序執(zhí)行；但不同線程之間的指令很難說(shuō)清楚是哪一個(gè)先執(zhí)行，在并況下，指令執(zhí)行的先后順序由內(nèi)核決定。
如果運(yùn)行的結(jié)果依賴于不同線程執(zhí)行的先后的話，那么就會(huì)形成競(jìng)爭(zhēng)條件，在這樣的情況下，計(jì)算的結(jié)果很難預(yù)知，所以應(yīng)該盡量避免競(jìng)爭(zhēng)條件的形成。
2.最常見的解決競(jìng)爭(zhēng)條件的方法是：將原先分離的兩個(gè)指令構(gòu)成一個(gè)不可分割的原子操作，而其他任務(wù)不能插入到原子操作中！
3.對(duì)
多線程
來(lái)說(shuō)，同步指的是在一定時(shí)間內(nèi)只允許某一個(gè)線程訪問(wèn)某個(gè)資源，而在此時(shí)間內(nèi)，不允許其他線程訪問(wèn)該資源!
互斥鎖
條件變量
讀寫鎖
信號(hào)量
一種特殊的
全局變量
，擁有l(wèi)ock和unlock兩種狀態(tài)。
unlock的互斥鎖可以由某個(gè)線程獲得，一旦獲得，這個(gè)互斥鎖會(huì)鎖上變成lock狀態(tài)，此后只有該線程由權(quán)力打開該鎖，其他線程想要獲得互斥鎖，必須得到互斥鎖再次被打開之后。
1.互斥鎖的初始化, 分為靜態(tài)初始化和動(dòng)態(tài)初始化.
2.互斥鎖的相關(guān)屬性及分類
(1) attr表示互斥鎖的屬性;
(2) pshared表示互斥鎖的共享屬性，由兩種取值：
1）PTHREAD_PROCESS_PRIVATE：鎖只能用于一個(gè)進(jìn)程內(nèi)部的兩個(gè)線程進(jìn)行互斥（默認(rèn)情況）
2）PTHREAD_PROCESS_SHARED：鎖可用于兩個(gè)不同進(jìn)程中的線程進(jìn)行互斥，使用時(shí)還需要在進(jìn)程共享內(nèi)存中分配互斥鎖，然后為該互斥鎖指定屬性就可以了。
互斥鎖存在缺點(diǎn)：
（1）某個(gè)線程正在等待共享數(shù)據(jù)內(nèi)某個(gè)條件出現(xiàn)。
（2）重復(fù)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖和解鎖（輪詢），但是這樣輪詢非常耗費(fèi)時(shí)間和資源，而且效率非常低，所以互斥鎖不太適合這種情況。
當(dāng)線程在等待滿足某些條件時(shí)，使線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)；一旦條件滿足，就換線因等待滿足特定條件而睡眠的線程。
程序的效率無(wú)疑會(huì)大大提高。
1）創(chuàng)建
靜態(tài)方式：pthread_cond_t cond PTHREAD_COND_INITIALIZER
動(dòng)態(tài)方式：int pthread_cond_init(&cond,NULL)
Linux thread 實(shí)現(xiàn)的條件變量不支持屬性，所以NULL(cond_attr參數(shù)）
2）注銷
int pthread_cond_destory(&cond)
只有沒(méi)有線程在該條件變量上，該條件變量才能注饑畝銷，否則返回EBUSY
因?yàn)長(zhǎng)inux實(shí)現(xiàn)的條件變量沒(méi)有分配什么資源，所以注銷動(dòng)作只包括檢查是否姿肢改有等待線程!(請(qǐng)參考條件變量的底層實(shí)現(xiàn)）
3）等待
條件等待：int pthread_cond_wait(&cond,&mutex)
計(jì)時(shí)等待：int pthread_cond_timewait(&cond,&mutex,time)
1.其中計(jì)時(shí)等待如果在給定時(shí)刻前條件沒(méi)有被滿足，則返回ETIMEOUT，結(jié)束等待
2.無(wú)論那種等待方式，都必須有一個(gè)互斥鎖配合，以防止多個(gè)線程同時(shí)請(qǐng)求pthread_cond_wait形成競(jìng)爭(zhēng)條件！
3.在調(diào)用pthread_cond_wait前必須由本線程加鎖
4）激發(fā)
激發(fā)一個(gè)等待線程：pthread_cond_signal(&cond)
激發(fā)所有等待線程：pthread_cond_broadcast(&cond)
重要的是，pthread_cond_signal不會(huì)存在驚群效應(yīng)，也就是是它最多給一個(gè)等待線程發(fā)信號(hào)，不會(huì)給所有線程發(fā)信號(hào)喚醒，然后要求他們自己去爭(zhēng)搶資源！
pthread_cond_broadcast() 喚醒所有正在pthread_cond_wait()的同一個(gè)條件變量的線程。注意：如果等待的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)不使用同一個(gè)鎖，被喚跡判醒的多個(gè)線程執(zhí)行是并發(fā)的。
pthread_cond_broadcast & pthread_cond_signal
1.讀寫鎖比互斥鎖更加具有適用性和并行性
2.讀寫鎖最適用于對(duì)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
的讀操作讀操作次數(shù)多余寫操作次數(shù)的場(chǎng)合！
3.鎖處于讀模式時(shí)可以線程共享，而鎖處于寫模式時(shí)只能獨(dú)占，所以讀寫鎖又叫做共享-獨(dú)占鎖。
4.讀寫鎖有兩種策略：強(qiáng)讀同步和強(qiáng)寫同步
強(qiáng)讀同步：
總是給讀者更高的優(yōu)先權(quán)，只要寫者沒(méi)有進(jìn)行寫操作，讀者就可以獲得訪問(wèn)權(quán)限
強(qiáng)寫同步：
總是給寫者更高的優(yōu)先權(quán)，讀者只能等到所有正在等待或者執(zhí)行的寫者完成后才能進(jìn)行讀
1）初始化的銷毀讀寫鎖
靜態(tài)初始化：pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER
動(dòng)態(tài)初始化：int pthread_rwlock_init(rwlock，NULL)，NULL代表讀寫鎖采用默認(rèn)屬性
銷毀讀寫鎖：int pthread_rwlock_destory(rwlock)
在釋放某個(gè)讀寫鎖的資源之前，需要先通過(guò)pthread_rwlock_destory函數(shù)對(duì)讀寫鎖進(jìn)行清理。釋放由pthread_rwlock_init函數(shù)分配的資源
如果你想要讀寫鎖使用非默認(rèn)屬性，則attr不能為NULL，得給attr賦值
int pthread_rwlockattr_init(attr),給attr初始化
int pthread_rwlockattr_destory(attr)，銷毀attr
2）以寫的方式獲取鎖，以讀的方式獲取鎖，釋放讀寫鎖
int pthread_rwlock_rdlock(rwlock),以讀的方式獲取鎖
int pthread_rwlock_wrlock(rwlock)，以寫的方式獲取鎖
int pthread_rwlock_unlock(rwlock),釋放鎖
上面兩個(gè)獲取鎖的方式都是阻塞的函數(shù)，也就是說(shuō)獲取不到鎖的話，調(diào)用線程不是立即返回，而是阻塞執(zhí)行，在需要進(jìn)行寫操作的時(shí)候，這種阻塞式獲取鎖的方式是非常不好的，你想一下，我需要進(jìn)行寫操作，不但沒(méi)有獲取到鎖，我還一直在這里等待，大大拖累效率
所以我們應(yīng)該采用非阻塞的方式獲取鎖：
int pthread_rwlock_tryrdlock(rwlock)
int pthread_rwlock_trywrlock(rwlock)
互斥鎖只允許一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)，而信號(hào)量允許多個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)。
1）信號(hào)量初始化
int sem_init(&sem,pshared, v)
pshared為0，表示這個(gè)信號(hào)量是當(dāng)前進(jìn)程的局部信號(hào)量。
pshared為1，表示這個(gè)信號(hào)量可以在多個(gè)進(jìn)程之間共享。
v為信號(hào)量的初始值。
返回值
：
成功：0，失?。?1
2）信號(hào)量值的加減
int sem_wait(&sem):以原子操作的方式將信號(hào)量的值減去1
int sem_post(&sem):以原子操作的方式將信號(hào)量的值加上1
3）對(duì)信號(hào)量進(jìn)行清理
int sem_destory(&sem)
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標(biāo)題名稱：Linux線程共享技巧：探討句柄的應(yīng)用(linux線程共享句柄)
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