多线程并发编程-同步与互斥-原⼦变量-并发和⽆锁 数据结构

多线程并发编程-同步与互斥-原子变量-并发和无锁数据结构 多线程并发编程是提高认程序性能的核心技术，但它也增加了编程的复杂性。因此，系统理解和掌握多线程并发编程的技巧变得尤为重要。本章将从多线程编程的角度，讨论并发编程的重要技术。 5.1 线程的概念 线程是进程内的一个独立执行流，即进程内的多个线程既有独立的执行代码、共享内容和磁盘等计算资源，以共同协作的方式，完成特定计算任务。线程模型具有多方面的优势，例如，线程模型可以更好地表达特定的计算过程，提高计算资源的利用率，并且可以更高效地进行线程通信和同步。 然而，线程共享内存等计算资源，因此，和进程相比，线程也带来了更大的编程挑战。例如，线程编程模型更加复杂，对线程间共享变量的处理需要特别谨慎，否则很容易引发竞态条件的问题。 5.1.2 执⾏模型 线程作为一个独立的执行流，一个进程内的线程既拥有自己的私有资源，也共享部分计算资源。在线程的私有资源中，线程号是线程的唯一标识符，执行优先级决定其与其他线程的执行顺序，errno用于记录系统调用发生的错误代码，寄存器状态保存线程上下文切换时的信息，私有存储存放线程特定的数据，函数调用栈保存每个线程的执行信息。 在线程的共享资源中，全局变量是在程序的全局范围内定义的变量，堆用于存储线程创建的对象等信息，除此之外，所有线程共享同一块代码段。 5.2 线程⽣命周期 线程的生命周期涵盖了从其创建、执行、到终止的所有阶段。pthread_create()用于创建一个新的线程，thd 指向的变量会被设置为新线程的线程编号 ID，attr 指向 pthread_attr_t 的指针，用于设置线程属性，start 是函数指针，指向线程开始执行的函数入口，arg 是传递给 start 函数的参数。 线程同步和互斥是多线程编程的核心技术之一。信号灯、互斥量、自旋锁和条件变量等都是实现线程同步和互斥的机制。线程同步和互斥的机制可以通过原子变量来实现。 5.3 线程同步和互斥 线程同步和互斥是多线程编程的核心技术之一。信号灯、互斥量、自旋锁和条件变量等都是实现线程同步和互斥的机制。信号灯是最基本的同步机制，可以用来实现线程的同步和互斥。互斥量是更高级的同步机制，可以用来保护共享资源。自旋锁是高效的同步机制，可以用来实现线程的同步和互斥。 5.4 原子变量 原子变量是实现线程同步和互斥的核心技术之一。原子变量可以用来实现线程的同步和互斥。原子变量可以通过 compare-and-swap（CAS）指令来实现。 5.5 并发和无锁数据结构 并发和无锁数据结构是多线程编程的重要应用和发展方向。无锁数据结构可以用来实现高效的线程同步和互斥。并发队列、并发栈、并发图等都是无锁数据结构的重要应用。 多线程并发编程是提高认程序性能的核心技术，但它也增加了编程的复杂性。因此，系统理解和掌握多线程并发编程的技巧变得尤为重要。本章讨论了多线程编程的重要技术，包括线程的概念、线程模型、线程同步和互斥、原子变量、并发和无锁数据结构等。