linux多线程编程测试例子

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <dirent.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> /*自旋锁,是属于busy-waiting类型的锁.在多处理器环境中, 自旋锁最多只能被一个可执行线程持有。 * 如果一个可执行线程试图获得一个被争用(已经被持有的)自旋锁，那么该线程就会一直进行忙等待，自旋，也就是空转，等待锁重新可用。 * 如果锁未被争用，请求锁的执行线程便立刻得到它，继续执行。 *一个被争用的自旋锁使得请求它的线程在等待锁重新可用时自旋，特别的浪费CPU时间，所以自旋锁不应该被长时间的持有。 * 实际上，这就是自旋锁的设计初衷，在短时间内进行轻量级加锁。 背景和定义 自旋锁它是为为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。 两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁（忙循环） 2、自旋锁适用情况 自旋锁比较适用于锁使用者保持锁时间比较短的情况。 正是由于自旋锁使用者一般保持锁时间非常短，自旋锁的效率远高于互斥锁。 信号量和读写信号量适合于保持时间较长的情况，它们会导致调用者睡眠，因此只能在进程上下文使用，而自旋锁适合于保持时间非常短的情况，它可以在任何上下文使用。如果被保护的共享资源只在进程上下文访问，使用信号量保护该共享资源非常合适，如果对共享资源的访问时间非常短，自旋锁也可以。 自旋锁保持期间是抢占失效的，而信号量和读写信号量保持期间是可以被抢占的。 单CPU非抢占内核下：自旋锁会在编译时被忽略（因为单CPU且非抢占模式情况下，不可能发生进程切换，时钟只有一个进程处于临界区（自旋锁实际没什么用了） 单CPU抢占内核下：自选锁仅仅当作一个设置抢占的开关（因为单CPU不可能有并发访问临界区的情况，禁止抢占就可以保证临街区唯一被拥有） 多CPU下：此时才能完全发挥自旋锁的作用，自旋锁在内核中主要用来防止多处理器中并发访问临界区，防止内核抢占造成的竞争。 操作是原子的，因为当多个线程在给定时间自旋，也只有一个线程可以获得该锁。 3、自旋锁有几个重要的特性 1、被自旋锁保护的临界区代码执行时不能进入休眠。 2、被自旋锁保护的临界区代码执行时是不能被被其他中断中断。 3、被自旋锁保护的临界区代码执行时，内核不能被抢占。 4、在自旋锁忙等期间，因为并没有进入临界区，所以内核抢占还是有效的，因此，等待自旋锁释放的进程有可能被更高优先级的所取代 5、存在两个问题：死锁和过多占用cpu资源。 从这几个特性可以归纳出一个共性：被自旋锁保护的临界区代码执行时，它不能因为任何原因放弃处理器。 自旋锁和互斥锁对比 Mutex（互斥锁）： sleep-waiting类型的锁 对于自旋锁来说，它只需要消耗很少的资源来建立锁；随后当线程被阻塞时，它就会一直重复检查看锁是否可用了，也就是说当自旋锁处于等待状态时它会一直消耗CPU时间。 互斥锁适用于那些可能会阻塞很长时间的场景。 1、 临界区有IO操作 2 、临界区代码复杂或者循环量大 3 、临界区竞争非常激烈 4、 单核处理器 Spin lock（自旋锁） busy-waiting类型的锁 与自旋锁相比它需要消耗大量的系统资源来建立锁；随后当线程被阻塞时，线程的调度状态被修改，并且线程被加入等待线程队列；最后当锁可用时，在获取锁之前，线程会被从等待队列取出并更改其调度状态；但是在线程被阻塞期间，它不消耗CPU资源。 自旋锁适用于那些仅需要阻塞很短时间的场景 */ pthread_spinlock_t spinlock; int data; //线程工作函数 void *thread_work_func(void *dev) { while(1) { pthread_spin_lock(&spinlock); //上锁 printf("data=%d\n",data); pthread_spin_unlock(&spinlock); //解锁 sleep(1); } } //线程工作函数 void *thread_work_func2(void *dev) { while(1) { pthread_spin_lock(&spinlock); //上锁 data++; pthread_spin_unlock(&spinlock); //解锁 sleep(1); } } int main(int argc,char **argv) { //初始化自旋锁 pthread_spin_init(&spinlock,PTHREAD_PROCESS_PRIVATE); /*1. 创建子线程1*/ pthread_t thread_id; if(pthread_create(&thread_id,NULL,thread_work_func,NULL)!=0) { printf("子线程1创建失败.\n"); return -1; } /*2. 创建子线程2*/ pthread_t thread_id2; if(pthread_create(&thread_id2,NULL,thread_work_func2,NULL)!=0) { printf("子线程2创建失败.\n"); return -1; } /*3. 等待线程的介绍*/ pthread_join(thread_id,NULL); pthread_join(thread_id2,NULL); //销毁自旋锁 pthread_spin_destroy(&spinlock); return 0; }