Linux实现线程同步的方式有很多，主要包括以下几种：
1、互斥锁(Mutex):互斥锁是一种用于保护共享资源的同步原语，当一个线程获得互斥锁时，其他线程必须等待该锁被释放才能继续执行，这可以确保在同一时刻只有一个线程访问共享资源，在Linux中，可以使用pthread_mutex_t结构体和相关的函数来实现互斥锁。
2、读写锁(Read-Write Lock):读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入，这可以提高性能，因为读取操作通常比写入操作更频繁，在Linux中，可以使用pthread_rwlock_t结构体和相关的函数来实现读写锁。
3、条件变量(Condition Variables):条件变量是一种用于线程间通信的同步原语，当一个线程需要等待某个条件满足时，它可以等待在一个条件变量上，另一个线程可以在条件满足时通知等待的线程，在Linux中，可以使用pthread_cond_t结构体和相关的函数来实现条件变量。
4、信号量(Semaphore):信号量是一种计数器，用于管理对共享资源的访问，它允许多个线程限制同时访问共享资源的数量，在Linux中，可以使用sem_t结构体和相关的函数来实现信号量。
5、忙等待(Busy Wait)和自旋锁(Spin Lock):忙等待是一种无限循环，直到条件满足为止，这种方法简单且易于实现，但可能导致CPU资源浪费，自旋锁是一种特殊的忙等待，当一个线程尝试获取一个已经被锁定的锁时，它会不断检查该锁是否可用，而不是进入忙等待状态，在Linux中，可以使用原子操作和硬件指令来实现自旋锁。
6、事件(Event):事件是一种同步原语，用于在线程之间传递信号，一个线程可以等待一个事件发生，而另一个线程可以在适当的时候设置该事件，在Linux中，可以使用eventfd系统调用和相关的函数来实现事件。
下面是一个使用互斥锁实现生产者消费者问题的示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 10
int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;
int count = 0;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t not_empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t not_full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
void *producer(void *arg) {
int item;
while (1) {
item = rand() % 100;
pthread_mutex_lock(&mutex);
while (count == BUFFER_SIZE) {
pthread_cond_wait(¬_full, &mutex);
}
buffer[in] = item;
in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
count++;
printf("Producer produced %d at buffer position %d. Total items: %d
", item, in, count);
pthread_cond_signal(¬_empty);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(rand() % 3);
}
}
void *consumer(void *arg) {
int item;
while (1) {
pthread_mutex_lock(&mutex);
while (count == 0) {
pthread_cond_wait(¬_empty, &mutex);
}
item = buffer[out];
out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
count--;
printf("Consumer consumed %d from buffer position %d. Total items: %d
", item, out, count);
pthread_cond_signal(¬_full);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(rand() % 3);
}
}
int main() {
pthread_t producer_thread, consumer_thread;
pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);
pthread_join(producer_thread, NULL);
pthread_join(consumer_thread, NULL);
pthread_mutex_destroy(&mutex);
pthread_cond_destroy(¬_empty);
pthread_cond_destroy(¬_full);
return 0;
}
在这个示例中，我们使用了互斥锁来保护共享缓冲区buffer,以及两个条件变量not_empty和not_full来控制生产者和消费者之间的同步，生产者线程在向缓冲区添加元素时需要获取互斥锁，而消费者线程在从缓冲区取出元素时需要获取互斥锁，这样可以确保在同一时刻只有一个线程访问缓冲区，从而避免了数据竞争和不一致的问题。
原创文章，作者：K-seo，如若转载，请注明出处：https://www.kdun.cn/ask/118451.html
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