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linux c 多线程 等待

基础概念

在Linux环境下使用C语言进行多线程编程时,"等待"通常指的是一个线程等待另一个线程完成其任务。这种机制在多线程编程中非常重要,因为它可以帮助协调线程之间的执行顺序,确保数据的一致性和完整性。

相关优势

  1. 提高效率:通过并行执行任务,多线程可以提高程序的整体执行效率。
  2. 资源利用:更好地利用多核处理器的计算能力。
  3. 响应性:允许程序在执行长时间任务的同时保持用户界面的响应。

类型

  • 忙等待:线程不断地检查某个条件是否满足,这种方式浪费CPU资源。
  • 条件变量:允许线程等待某个条件成立,当条件满足时被唤醒。
  • 信号量:用于控制多个线程对共享资源的访问。
  • 互斥锁(Mutex):确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。
  • 读写锁:允许多个读线程同时访问资源,但写线程独占资源。

应用场景

  • 并发数据处理:如服务器同时处理多个客户端请求。
  • 图形用户界面:主线程负责界面更新,工作线程处理后台计算。
  • 文件I/O操作:多个线程可以同时读写不同的文件。

示例代码

以下是一个使用互斥锁实现线程等待的简单示例:

代码语言:txt
复制
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int ready = 0;

void* thread_func(void* arg) {
    printf("子线程开始执行\n");
    sleep(2); // 模拟耗时操作
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    ready = 1;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    printf("子线程执行完毕\n");
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, thread_func, NULL);

    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (!ready) {
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        usleep(100); // 避免忙等待
        pthread_mutex_lock(&mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    printf("主线程继续执行\n");
    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

遇到的问题及解决方法

问题:线程死锁,即两个或多个线程互相等待对方释放资源。

原因:通常是由于不正确的锁顺序或持有锁的时间过长导致。

解决方法

  1. 确保锁的获取和释放顺序一致
  2. 尽量减少持有锁的时间,只在必要时加锁。
  3. 使用超时机制,尝试获取锁一段时间后放弃。

示例代码(避免死锁)

代码语言:txt
复制
pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread1_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    // 执行操作
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

void* thread2_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1); // 确保加锁顺序与thread1_func一致
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    // 执行操作
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

通过以上方法,可以有效地管理和同步多线程程序中的等待和执行流程。

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