线程互斥
线程互斥的几种方式
线程互斥的几种方式
线程互斥是多线程编程中非常重要的概念，它可以使多个线程在共享数据时避免竞争和冲突。
以下是几种常见的线程互斥的方式：
1. 临界区：在多线程程序中，临界区是指一段代码，同一时间只能被一个线程执行。
为了实现临界区，可以使用锁或者信号量等同步机制。
2. 互斥锁：互斥锁是一种最常用的同步机制，它可以保护共享资源不被多个线程同时访问。
在使用互斥锁时，需要先申请锁，如果锁被其他线程占用，则当前线程会被阻塞，直到锁被释放为止。
3. 信号量：信号量是一种计数器，用于多个线程之间的同步和互斥。
当一个线程想要访问共享资源时，需要先申请信号量，如果信号量的值大于0，则可以继续执行。
如果信号量的值为0，则当前线程会被阻塞。
4. 读写锁：读写锁是一种特殊的锁，它可以提高对共享资源的并发访问效率。
当多个线程需要读取共享资源时，可以同时获取读锁，而当有一个线程需要写入共享资源时，则需要获取写锁，此时其他线程的读写操作都会被阻塞。
5. 条件变量：条件变量是一种同步机制，它可以使线程在某个条件下等待或唤醒。
当共享资源不满足某个条件时，线程可以通过等待条件变量来阻塞自己，直到条件满足后再被唤醒。
以上几种方式都是实现线程互斥的常见方法，具体的选择要根
据实际情况和需求来决定。
python多线程的高级用法,以及线程同步和互斥机制
python多线程的高级用法,以及线程同步和互斥机制Python 的多线程模块 `threading` 提供了一种方法来创建和管理线程。
下面是一些 Python 多线程的高级用法，以及线程同步和互斥机制的介绍。
高级用法1. 线程局部存储：使用 `()` 可以为每个线程提供独立的存储空间。
这对于在线程之间存储和检索数据非常有用。
```pythonimport threading创建一个线程局部存储对象thread_local = ()def worker():设置线程局部变量的值thread_ = "thread-{}".format(_thread().name)print(thread_)threads = []for i in range(5):t = (target=worker)(t)()```2. 线程池：使用 `` 可以更方便地管理线程池。
这个类提供了一个 `map()` 方法，可以并行地对可迭代对象中的每个元素执行函数。
```pythonfrom import ThreadPoolExecutordef square(n):return n nwith ThreadPoolExecutor(max_workers=5) as executor:results = (square, range(10))```3. 线程锁：使用 `` 可以实现线程之间的互斥。
当一个线程拥有锁时，其他线程必须等待锁被释放后才能继续执行。
```pythonlock = ()with lock:临界区，只有一个线程可以执行这部分代码pass```4. 信号量：使用 `` 可以实现线程之间的同步。
信号量是一个计数器，用于控制同时访问共享资源的线程数量。
```pythonfrom import Semaphoresem = Semaphore(3) 最多允许3个线程同时访问共享资源with sem:临界区，只有当信号量计数大于0时，线程才能执行这部分代码pass```5. 事件循环：使用 `asyncio` 模块可以实现异步 I/O 和协程的并发执行。
线程同步互斥的方法
线程同步互斥的方法
线程同步和互斥是为了保证多个线程之间的资源访问的正确性和顺序性。
以下是一些常见的线程同步互斥的方法：
1. 互斥锁（Mutex）：互斥锁是一种最基本的线程同步方法，它保证了在同一时刻只有一个线程可以访问某个资源。
当一个线程获得互斥锁之后，其他线程必须等待该线程释放锁之后才能继续访问。
2. 信号量（Semaphore）：信号量是一种更为灵活的线程同步方法。
它可以实现多个线程之间的互斥和同步，可以控制同时访问某个资源的线程数量。
3. 条件变量（Condition）：条件变量是一种线程同步方法，它可以实现多个线程之间的协调和通信。
线程可以通过条件变量等待某个条件的满足，当条件满足时，其他线程可以通过条件变量来通知等待的线程。
4. 原子操作（Atomic Operation）：原子操作是一种最轻量级的线程同步方法，它可以保证某个操作的执行是不可分割的，不会被其他线程打断。
原子操作通常使用特殊的CPU指令来实现。
5. 读写锁（ReadWriteLock）：读写锁是一种用于读写操作的线程同步方法。
它允许多个线程同时读取某个资源，但是只有一个线程可以写入资源。
读写锁可以提高多线程读操作的并发性能。
以上是一些常见的线程同步互斥的方法，根据具体的场景和需求，选择合适的方法可以提高多线程程序的性能和稳定性。
线程同步和互斥概念
线程同步和互斥概念在多线程编程中，线程同步和互斥是非常重要的概念。
线程同步指的是多个线程在执行过程中的协调和合作，以达到共同的目标。
而线程互斥则是指多个线程在访问共享资源时的互相排斥，以保证数据的一致性和正确性。
一、线程同步线程同步是指多个线程之间的协调和合作，以达到共同的目标。
在多线程编程中，线程同步可以通过各种机制来实现，例如锁、信号量、事件等。
1. 锁机制锁机制是最常见的线程同步机制之一。
锁机制可以保证在同一时间只有一个线程可以访问共享资源，其他线程需要等待锁的释放才能访问。
常见的锁有互斥锁、读写锁等。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要访问同一个全局变量，为了保证数据的一致性和正确性，可以使用互斥锁来实现线程同步。
2. 信号量机制信号量机制是另一种常见的线程同步机制。
信号量可以用来控制并发线程的数量，以达到线程同步的目的。
常见的信号量有二元信号量和计数信号量。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要访问同一个共享资源，为了保证数据的一致性和正确性，可以使用计数信号量来控制并发线程的数量。
3. 事件机制事件机制是一种高级的线程同步机制，可以用来实现线程之间的通信和协调。
事件机制通常包括事件对象、事件等待和事件通知等。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要协调完成一项任务，可以使用事件机制来实现线程同步。
二、线程互斥线程互斥是指多个线程在访问共享资源时的互相排斥，以保证数据的一致性和正确性。
在多线程编程中，线程互斥可以通过各种机制来实现，例如锁、信号量、事件等。
1. 锁机制锁机制可以用来实现线程互斥。
在同一时间只有一个线程可以获得锁，其他线程需要等待锁的释放才能访问共享资源。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要访问同一个全局变量，为了保证数据的一致性和正确性，可以使用互斥锁来实现线程互斥。
2. 信号量机制信号量机制也可以用来实现线程互斥。
通过设置信号量的初始值为1，可以保证只有一个线程可以访问共享资源。
互斥算法几个基本概念
互斥算法几个基本概念互斥算法是一种用于多线程或并发环境下解决资源竞争问题的算法。
当多个线程或进程同时访问共享资源时，资源竞争可能会导致数据不一致或其他运行时错误。
为了解决这个问题，互斥算法被设计出来，用于保证共享资源的正确访问。
以下是互斥算法的几个基本概念：1.临界区：临界区是指多个线程或进程同时访问共享资源的代码段。
在进入临界区之前，线程需要获取互斥锁。
只有一个线程可以进入临界区，其他线程需要等待。
2.互斥锁：互斥锁是一种同步原语，用于实现线程对临界区的互斥访问。
当一个线程获得互斥锁时，其他线程需要等待。
只有当持有锁的线程释放锁后，其他线程才能获取锁并进入临界区。
互斥锁是保证共享资源安全访问的核心。
3.死锁：死锁是指多个线程或进程在等待其他线程或进程释放资源时互相阻塞。
简单来说，就是互相僵持不前的状态。
死锁是一个非常重要的问题，因为它会导致整个系统停机或无响应。
4.饥饿：饥饿是指一些线程永远无法获取资源的情况。
当有多个线程竞争同一个临界区资源时，一些线程可能会一直没有机会进入临界区，导致饥饿。
饥饿问题需要特别关注，因为它会使一些线程无法正常工作，影响系统的性能。
5.优先级倒置：优先级倒置是指低优先级的线程持有了一个高优先级线程需要的资源，导致高优先级线程被挂起。
这种情况会导致整个系统的性能下降。
为了避免优先级倒置问题，可以使用优先级继承或者优先级反转等技术。
6.信号量：信号量是一种用于控制并发访问的同步原语。
它是一个计数器，用于记录可用资源的数量。
线程在访问共享资源之前需要获取信号量，只有当信号量的值大于0时，线程才能获取信号量并进入临界区。
线程完成对共享资源的访问后需要释放信号量，增加信号量的值。
7.读写锁：读写锁是一种特殊的互斥机制，用于平衡并发读取和写入操作。
它允许多个线程同时进行读操作，但只允许一个线程进行写操作。
读写锁可以提高并发性能，但需要注意写操作的互斥性。
以上是互斥算法的几个基本概念。
同步与互斥实现方法
同步与互斥实现方法同步与互斥是并发编程中重要的概念，用于解决多个线程访问共享资源的问题。
同步是指多个线程按照一定的顺序执行，以避免产生竞争条件和数据不一致的问题；而互斥是指多个线程不能同时访问一些共享资源，而需要按照一定的顺序进行访问。
下面将介绍几种常见的同步与互斥实现方法。
1. 互斥锁（Mutex）互斥锁是最常见和最基本的同步与互斥机制。
互斥锁提供了两个操作，即上锁（lock）和解锁（unlock）。
一个线程在执行临界区代码时会上锁，其他线程在发现互斥锁已经被锁定时，则需要等待。
直到执行完临界区代码后，线程解锁，其他线程才能继续执行。
互斥锁的实现可以是通过硬件原子指令或通过操作系统的系统调用进行。
2. 信号量（Semaphore）信号量是另一种常见的同步与互斥机制。
信号量有一个计数器，用来表示资源的可用数量。
一个线程在访问共享资源之前需要申请信号量，如果信号量的计数器大于零，说明资源可用，线程可以继续执行；如果计数器等于零，说明资源不可用，线程需要等待。
当线程使用完共享资源后，需要释放信号量，使得其他线程可以继续申请资源。
3. 读写锁（ReadWrite Lock）读写锁是用于读写操作频繁且对数据一致性要求较高的情况下，提高并发性能的一种同步与互斥机制。
读写锁分为两种锁，即读锁和写锁。
多个线程可以同时持有读锁来读取共享资源，但是只有一个线程可以持有写锁进行写操作。
当存在写锁时，其他线程无法获得读锁或写锁。
4. 条件变量（Condition Variable）条件变量用于等待一些条件的成立或通知一些条件的变化。
线程可以通过条件变量等待一些条件的成立，当条件成立时，线程被唤醒并继续执行。
条件变量通常与互斥锁一起使用，以保证在等待条件时不会产生竞态条件。
5. 屏障（Barrier）屏障用于将一个线程组分成多个阶段，并在每个阶段结束时进行同步。
当每个线程到达屏障时，会被阻塞直到所有线程到达，然后同时开始下一个阶段的执行。
线程死锁的四个必要条件
线程死锁的四个必要条件在多线程编程中，线程死锁是一种常见的问题。
它指的是两个或多个线程互相等待对方释放资源而陷入的一种僵局。
线程死锁的出现会导致程序无法继续执行，造成严重的影响。
为了避免线程死锁的出现，我们需要了解它的四个必要条件。
1. 互斥条件互斥条件指的是线程在执行时所需要的资源必须是排他性的，即不能同时被多个线程占用。
如果多个线程同时占用了同一个资源，那么就会出现资源竞争的问题，从而导致死锁的出现。
解决方法：可以通过使用锁来实现资源的互斥访问，使得同一时间只有一个线程能够访问该资源。
2. 请求与保持条件请求与保持条件指的是线程在执行时会请求一些其他线程所占用的资源，并且保持自己持有的资源不释放。
如果多个线程同时持有自己的资源并请求其他线程的资源，那么就会出现死锁的情况。
解决方法：可以通过一次性获取所有需要的资源来避免请求与保持条件的出现，或者在获取资源之前先释放已有的资源。
3. 不剥夺条件不剥夺条件指的是线程在执行时所持有的资源不能被其他线程剥夺，只能由持有该资源的线程自行释放。
如果一个线程持有了某个资源而不释放，其他线程无法剥夺该资源，就会出现死锁的情况。
解决方法：可以通过设置优先级或者时间限制等方式来避免不剥夺条件的出现。
4. 循环等待条件循环等待条件指的是多个线程之间形成了一个循环等待的环路，每个线程都在等待下一个线程所持有的资源。
如果该环路中的所有线程都不释放自己所持有的资源，那么就会出现死锁的情况。
解决方法：可以通过破坏环路来避免循环等待条件的出现，比如按照资源的编号来获取资源，或者按照一定的顺序获取资源。
线程死锁的出现需要满足以上四个条件，只要破坏其中任意一个条件就可以避免死锁的出现。
在进行多线程编程时，需要注意线程之间的资源访问问题，避免出现死锁的情况。
线程与并发控制：处理多线程的同步和互斥
线程与并发控制：处理多线程的同步和互斥线程和并发控制是计算机科学领域中非常重要的概念，特别是在多核处理器和分布式系统中。
线程是程序执行的基本单位，而并发控制则是指有效地管理多个线程之间的同步和互斥，以保证数据的一致性和程序的正确执行。
在多线程编程中，线程之间的并发控制是一个关键问题。
当多个线程同时访问共享资源时，如果没有适当的同步和互斥机制，就会出现数据竞争和不一致的问题。
因此，了解如何处理线程的同步和互斥是非常重要的。
同步指的是多个线程之间按照一定的顺序执行，以保证数据的一致性。
常见的同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等。
互斥锁是最基本的同步机制，它可以确保同时只有一个线程能访问共享资源，从而避免数据竞争。
条件变量可以在多个线程之间传递信号，以协调它们的执行流程。
信号量可以用来控制并发访问资源的数量，避免资源的过度竞争。
除了同步机制外，还有一些高级的并发控制技术，如读写锁、原子操作、事务内存等。
读写锁可以提高多线程读取共享资源的效率，因为读取操作不涉及数据一致性问题，可以同时进行。
原子操作可以确保某些操作的原子性，即要么全部执行成功，要么全部不执行。
事务内存是一种基于硬件的并发控制技术，可以提供更高的性能和可靠性。
在处理多线程的同步和互斥时，需要遵循一些基本原则。
首先，避免死锁，即当多个线程互相等待对方释放资源时，就会陷入死锁状态。
其次，避免资源泄漏，即确保每个线程在完成任务后释放所有的资源。
最后，避免竞争条件，即多个线程对共享资源的访问顺序可能影响程序的正确执行，需要避免这种情况的发生。
为了提高多线程程序的性能和可靠性，在设计和实现上需要注意一些细节。
首先，尽量减少共享资源的数量，因为共享资源越多，就越容易引发数据竞争和并发控制问题。
其次，合理设计线程的通信和同步机制，避免不必要的等待和阻塞。
最后，尽量避免线程间频繁地切换和竞争，提高程序的并发执行效率。
总的来说，线程和并发控制是计算机科学中非常重要的概念，能够有效地提高程序的性能和可靠性。
linux线程间同步和互斥的方法
linux线程间同步和互斥的方法随着计算机技术的飞速发展，多线程应用已经变得越来越普遍。
在Linux操作系统中，多线程是一种强大的工具，它允许程序同时执行多个任务，从而提高系统的并发性和效率。
然而，多线程应用也带来了一些挑战，如线程间的同步和互斥问题。
本文将介绍Linux线程间同步和互斥的方法。
一、互斥（Mutex）互斥是最基本的同步机制之一，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问同一资源而造成数据混乱。
在Linux中，可以使用pthread_mutex_t类型来创建互斥锁。
使用pthread_mutex_lock()函数来锁定互斥锁，确保同一时刻只有一个线程可以访问被保护的资源；使用pthread_mutex_unlock()函数来解锁互斥锁，允许其他线程访问该资源。
二、条件变量（ConditionVariable）条件变量是一种更复杂的同步机制，它允许一个或多个线程在满足某个条件时被唤醒。
在Linux中，可以使用pthread_cond_t类型来创建条件变量。
线程可以通过pthread_cond_wait()函数进入等待状态，直到条件满足时被唤醒。
使用pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast()函数来通知其他等待的线程。
三、读写锁（Read-WriteLock）读写锁是一种更高效的同步机制，它允许多个读线程同时访问共享资源，但在写操作时只允许一个写线程访问。
在Linux中，可以使用pthread_rwlock_t类型来创建读写锁。
读线程可以同时获取读锁，而写线程必须获取写锁。
当写线程释放写锁时，读线程可以再次获取读锁。
这种机制可以提高并发性能，降低资源争用的开销。
四、信号量（Semaphore）信号量是一种用于控制并发访问的计数器。
它通常用于计数有限的资源数量，如文件描述符或磁盘空间。
在Linux中，可以使用sem_t 类型来创建信号量。
使用sem_wait()函数来减少信号量的值，表示消耗了一个资源；使用sem_post()函数来增加信号量的值，表示释放了一个资源。
线程同步(信号量,互斥,条件变量)
线程同步（信号量，互斥，条件变量）收藏进行多线程编程，最头疼的就是那些共享的数据。
因为你无法知道哪个线程会在哪个时候对它进行操作，你也无法得知那个线程会先运行，哪个线程会后运行。
下面介绍一些技术，通过他们，你会合理安排你的线程之间对资源的竞争。
l 互斥量Mutexl 信号灯Semophorel 条件变量Conditions先说一下互斥量。
什么时候会用上互斥量了？比如你现在有一全局链表，你有几个工作线程。
每一个线程从该链表中取出头节点，然后对该头节点进行处理。
比如现在线程1正在取出头节点，他的操作如下：Item * p =queue_list;Queue_list=queue_list->next;Process_job(p);Free(p);当线程1处理完第一步，也就是Item *p=queue_list后，这时候系统停止线程1的运行，改而运行线程2。
线程2照样取出头节点，然后进行处理，最后释放了该节点。
过了段时间，线程1重新得到运行。
而这个时候，其实p所指向的节点已经被线程2释放掉，而线程1对此毫无知晓。
他会接着运行process_job(p)。
而这将导致无法预料的后果！对于这种情况，系统给我们提供了互斥量。
你在取出头节点前必须要等待互斥量，如果此时有其他线程已经获得该互斥量，那么线程将会阻塞在这个地方。
只有等到其他线程释放掉该互斥量后，你的线程才有可能得到该互斥量。
为什么是可能了？因为可能此时有不止你一个线程在等候该互斥量，而系统无法保证你的线程将会优先运行。
互斥量的类型为pthread_mutex_t。
你可以声明多个互斥量。
在声明该变量后，你需要调用pthread_mutex_init()来创建该变量。
pthread_mutex_init的格式如下：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex-attr_t *mutexattr);第一个参数，mutext，也就是你之前声明的那个互斥量，第二个参数为该互斥量的属性。
线程的同步和互斥问题
实验二线程的同步和互斥问题一．实验内容：编写程序实现并发线程之间的同步和互斥问题。
线程间的互斥：并发执行的线程共享某些类临界资源，对临界资源的访问应当采取互斥的机制。
线程间的同步：并发执行的线程间通常存在相互制约的关系，线程必须遵循一定的规则来执行，同步机制可以协调相互制约的关系。
二．实验目的和要求1）了解进程同步与互斥的概念，掌握编写进程同步、互斥的实例。
2）解决一类典型的进程间同步问题，如生产者-消费者问题，读者-写者问题等。
三．实验方法和步骤1．实验方法掌握同步与互斥的机制，选取合适的问题，给出演示程序的设计思想，包括流程图的形式；选取C、C++、VC、JA V A等计算机语言，编程调试，最终给出运行正确的程序。
2．程序设计（1）线程间互斥：分析问题，创建多个线程，找出临界资源，划出正确的临界区，根据互斥机制的操作模式，编写程序。
互斥机制的操作模式：p(mutex);/*关锁*/临界区的操作；v(mutex);/*开锁*/（2）线程间同步——读者-写者问题示例：在Windows 2000 环境下，创建一个包含n 个线程的控制台进程。
用这n 个线程来表示n个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。
请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。
读者-写者问题的读写操作限制：1）写-写互斥；2）读-写互斥；3）读-读允许；运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确信所有处理都遵守相应的读写操作限制。
测试数据文件格式测试数据文件包括n 行测试数据，分别描述创建的n 个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。
每行测试数据包括四个字段，各字段间用空格分隔。
第一字段为一个正整数，表示线程序号。
第二字段表示相应线程角色，R 表示读者是，W 表示写者。
第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。
四种进程或线程同步互斥的控制方法
四种进程或线程同步互斥的控制方法进程或线程的同步与互斥是计算机操作系统中重要的概念，用于控制多个进程或线程之间的访问共享资源。
下面将介绍四种常用的进程或线程同步互斥的控制方法。
1. 互斥锁（Mutex）：互斥锁是最常用的同步互斥控制方法之一、当一些进程或线程获得了互斥锁后，其他进程或线程就无法获得该锁，只能等待锁的释放。
只有当获得互斥锁的进程或线程执行完毕后，才能释放锁，让其他进程或线程继续执行。
这种方式可以有效避免多个进程或线程同时访问共享资源而导致的冲突。
2. 信号量（Semaphore）：信号量是一种更加复杂的同步互斥控制方法。
信号量可以通过一个整型变量值来表示可用资源的数量。
当一个进程或线程需要访问共享资源时，首先会尝试获取信号量。
如果信号量的值大于0，则获取成功，可以继续执行；如果信号量的值等于0，则获取失败，进程或线程需要阻塞等待其他进程或线程释放信号量。
当进程或线程完成对共享资源的访问后，会释放信号量，使得其他进程或线程可以获取到它。
3. 条件变量（Condition Variable）：条件变量是一种比较高级的同步互斥控制方法。
条件变量不是用来保护共享资源的访问的，而是用来等待其中一种条件的发生。
当一个进程或线程需要等待其中一种条件满足时，会通过条件变量进行阻塞。
当条件满足后，其他进程或线程可以通过条件变量发送信号来唤醒等待的进程或线程。
4. 屏障（Barrier）：屏障是一种用于同步多个进程或线程的控制方法。
屏障会将进程或线程分为多个阶段，并在每个阶段结束时设置一个屏障。
当一个进程或线程到达屏障时，它会阻塞等待其他进程或线程到达。
只有当所有进程或线程都到达了屏障，才会释放它们，继续执行下一个阶段。
屏障可以用于控制多个任务的执行顺序，保证它们在一定时刻到达同一个点。
这四种方法都是常见的进程或线程同步互斥的控制方法，每种方法都有自己的适用场景和实现方式。
根据具体的应用需求和系统架构，可以选择合适的方法来实现进程或线程的同步与互斥。
线程互斥的几种方式
线程互斥的几种方式
线程互斥是指多个线程在访问共享资源时，需要进行同步操作，以避免出现冲突和数据损坏。
以下是几种常见的线程互斥方式：
1. 互斥锁：通过互斥锁来实现线程互斥。
当一个线程获得了互
斥锁，其他线程就不能获得该锁，只能等待当前线程释放锁。
常见的互斥锁包括pthread_mutex_t和std::mutex。
2. 信号量：信号量是一种更加通用的同步原语，它可以用于实
现线程互斥和线程同步。
当一个线程获得了信号量，其他线程就不能获得该信号量，只能等待当前线程释放信号量。
常见的信号量包括pthread_cond_t和std::condition_variable。
3. 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但是只允
许一个线程进行写操作。
通过这种方式来提高程序的并发性能。
常见的读写锁包括pthread_rwlock_t和std::shared_mutex。
4. 原子操作：原子操作是一种不可分割的操作，可以保证多个
线程对共享变量进行操作时的同步性。
常见的原子操作包括
std::atomic和__sync_fetch_and_add。
5. 条件变量：条件变量是一种线程同步机制，可以在多个线程
之间传递信息，用于线程之间的通信。
当一个线程等待条件变量时，它会进入睡眠状态，直到另一个线程发出信号通知它。
常见的条件变量包括pthread_cond_t和std::condition_variable。
以上是几种常见的线程互斥方式，不同的方式适用于不同的场景，开发者需要根据具体情况选择适合的方式。
线程互斥的实验报告
线程互斥的实验报告线程互斥是操作系统中重要的概念之一。
在线程并发执行的情况下，多个线程可能会同时访问共享资源，如果没有互斥机制进行控制，就会出现数据竞争和不确定性的情况。
为了避免这种情况的发生，需要通过互斥机制对多个线程的并发访问进行合理控制。
二、实验目的本实验旨在通过编写程序，实现线程互斥的功能，进一步理解和掌握线程互斥的概念和原理，并验证互斥机制的有效性。
三、实验过程1. 创建共享资源：首先，我们创建一个共享资源，例如全局变量x。
2. 创建多个线程并发执行：通过创建多个线程来模拟多个并发执行的场景，每个线程都有访问共享资源的需求。
3. 创建互斥锁：使用操作系统提供的互斥锁实现机制来实现线程互斥，确保同时只有一个线程可以访问共享资源。
4. 设置互斥锁的加锁和解锁：在线程访问共享资源之前使用互斥锁进行加锁，在访问完共享资源之后进行解锁，以确保资源的正确性和完整性。
5. 运行程序并观察结果：运行多个线程并发执行的程序，通过打印输出等方式观察线程的执行情况，确保互斥机制的有效性。
四、实验结果与分析在实验过程中，我们创建了一个全局变量x作为共享资源，并创建了两个线程t1和t2来同时访问该变量。
通过使用互斥锁的机制，我们保证了同时只有一个线程可以访问变量x。
在线程t1对变量x进行操作之前，需要先获得互斥锁的加锁，操作完成后再进行解锁。
同样地，线程t2在操作变量x之前也需要获得互斥锁的加锁，操作完成后再进行解锁。
经过多次运行实验，观察到线程t1和t2的执行顺序是随机的，有时t1先执行，有时t2先执行。
这是因为线程的调度和执行是由操作系统决定的，而与我们代码编写的顺序无关。
但无论线程t1和t2的执行顺序如何，由于我们使用了互斥锁的机制，保证了对变量x的访问是互斥的，即同时只能有一个线程在操作变量x。
这也是我们对互斥机制的期望结果。
五、实验总结通过本实验，我们深入理解了线程互斥的概念和原理，并成功实现了线程互斥的功能。
c++并发编程之线程的互斥与同步
c++并发编程之线程的互斥与同步什么是线程的同步与互斥？互斥：指在某⼀时刻指允许⼀个进程运⾏其中的程序⽚，具有排他性和唯⼀性。
对于线程A和线程B来讲，在同⼀时刻，只允许⼀个线程对临界资源进⾏操作，即当A进⼊临界区对资源操作时，B就必须等待；当A执⾏完，退出临界区后，B才能对临界资源进⾏操作。
同步：指的是在互斥的基础上，实现进程之间的有序访问。
假设现有线程A和线程B，线程A需要往缓冲区写数据，线程B需要从缓冲区读数据，但他们之间存在⼀种制约关系，即当线程A写的时候，B不能来拿数据；B在拿数据的时候A不能往缓冲区写，也就是说，只有当A写完数据（或B取⾛数据），B才能来读数据（或A才能往⾥写数据）。
这种关系就是⼀种线程的同步关系。
那什么是临界资源和临界区呢？临界资源：能够被多个线程共享的数据/资源。
临界区：对临界资源进⾏操作的那⼀段代码实现线程同步和互斥的⼏种⽅法：内核模式：指利⽤系统内核对象的单⼀性来进⾏同步，使⽤时需要切换内核态与⽤户态互斥量（mutex）:为协调共同对⼀个共享资源的单独访问⽽设计的。
信号量(Semaphore):为控制⼀个具有有限数量⽤户资源⽽设计。
事件(event):⽤来通知线程有⼀些事件已发⽣，从⽽启动后继任务的开始。
⽤户模式：不需要切换到内核态，只在⽤户态完成操作。
原⼦操作(atomic operation)：指不会被线程调度机制打断的⼀个或⼀系列操作；这种操作⼀旦开始，就⼀直运⾏到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另⼀个线程）。
临界区(Critical Section)：通过对多线程的串⾏化来访问公共资源或⼀段代码，速度快，适合控制数据访问。
进程间通信⽅式：（1）管道（pipe）及有名管道（named pipe）：管道可⽤于具有亲缘关系的⽗⼦进程间的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许⽆亲缘关系进程间的通信。
（2）信号（signal）：信号是在软件层次上对中断机制的⼀种模拟，它是⽐较复杂的通信⽅式，⽤于通知进程有某事件发⽣，⼀个进程收到⼀个信号与处理器收到⼀个中断请求效果上可以说是⼀致的。
互斥与同步
互斥与同步互斥与同步是计算机科学中两个重要的概念，它们是多线程编程中必须掌握的知识点。
本文将介绍互斥与同步的概念、原理、实现方式以及应用场景。
一、互斥1.1 概念互斥是指在多线程并发执行时，对于共享资源的访问需要保证线程之间的排他性，即在任意时刻只有一个线程能够访问共享资源。
1.2 原理互斥的实现基于锁机制，即在访问共享资源前获取锁，在使用完毕后释放锁。
这样可以保证在任意时刻只有一个线程能够获得锁，从而避免了多个线程同时访问共享资源造成的数据竞争问题。
1.3 实现方式常见的实现方式包括：（1）临界区：将对共享资源的访问限制在一个代码块内，在进入临界区前获取锁，在离开临界区后释放锁。
（2）信号量：通过计数器来控制同时进入临界区的线程数量，当计数器为0时表示当前没有进入临界区的线程，当计数器大于0时表示当前有进入临界区的线程。
（3）互斥量：是一种特殊的信号量，只能被一个线程获取，其他线程需要等待该线程释放互斥量后才能获取。
1.4 应用场景互斥常用于对共享资源的访问控制，例如多个线程同时访问同一个文件、数据库或网络连接等。
二、同步2.1 概念同步是指在多线程并发执行时，保证线程之间的协调和顺序性，使得程序按照预期的顺序执行。
2.2 原理同步的实现基于信号机制，即在某个条件满足时通知其他线程进行操作。
例如，在生产者-消费者模型中，当生产者生产了数据后需要通知消费者进行消费。
2.3 实现方式常见的实现方式包括：（1）条件变量：通过等待和唤醒操作来实现对某个条件的等待和通知。
（2）事件对象：是一种特殊的条件变量，可以通过事件对象来设置和清除事件状态，并在事件状态发生改变时通知其他线程进行操作。
（3）屏障：是一种同步原语，在多个线程到达屏障点时会被阻塞，直到所有线程都到达后才会继续执行。
2.4 应用场景同步常用于对线程之间的协调和顺序性控制，例如在多个线程之间进行任务分配、消息传递等。
三、互斥与同步的关系互斥和同步是两个相互依存的概念。
线程同步和互斥的区别
线程同步和互斥的区别
1. 互斥是指某⼀资源同时只允许⼀个访问者对其进⾏访问，具有唯⼀性和排它性。
但互斥⽆法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是
⽆序的。
2. 同步是指在互斥的基础上（⼤多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。
3. 同步其实已经实现了互斥，所以同步是⼀种更为复杂的互斥。
4. 互斥是⼀种特殊的同步。
所谓互斥，就是不同线程通过竞争进⼊临界区（共享的数据和硬件资源），为了防⽌访问冲突，在有限的时间内只允许其中之⼀独占性的使⽤共享资源。
如不允许同时写
同步关系则是多个线程彼此合作，通过⼀定的逻辑关系来共同完成⼀个任务。
⼀般来说，同步关系中往往包含互斥，同时对临界区的资源会按照某种逻辑顺序进⾏访问。
如先⽣产后使⽤
总的来说，两者的区别就是：
互斥是通过竞争对资源的独占使⽤，彼此之间不需要知道对⽅的存在，执⾏顺序是⼀个乱序。
同步是协调多个相互关联线程合作完成任务，彼此之间知道对⽅存在，执⾏顺序往往是有序的。
lock与unlock⽅法，替换synchronized，这就是互斥锁的体现。
消费者⽣产者模式就是同步锁的体现。
线程的互斥实验报告总结
线程的互斥实验报告总结
本次实验是关于线程互斥的，旨在通过使用互斥锁和信号量等机制，让学生能够更好地理解并掌握线程的互斥操作。
在本次实验中，我们首先学习了互斥锁的概念和使用方法。
互斥
锁是一种最常用的线程同步机制，用来保证多个线程之间的互斥操作。
通过使用互斥锁，我们可以避免两个或多个线程同时访问共享资源而
导致数据异常的问题。
实验中，我们对比了有互斥锁与没有互斥锁对
共享变量的访问结果，明显地看到了在没有互斥锁的情况下，数据会
发生异常。
除了互斥锁，我们还学习了信号量的概念和使用方法。
信号量是
一种用于控制访问共享资源的标志，在多线程程序中广泛应用。
使用
信号量可以保证多个线程间共享资源的安全性，并可以避免资源竞争
和死锁的发生。
在实验中，我们还利用信号量实现了线程的同步和互
斥操作。
通过本次实验，我深感互斥锁和信号量在多线程程序中的重要性。
在多线程编程中，不仅要考虑到线程之间的并发问题，也需要关注到
线程之间的同步和互斥操作。
只有将线程同步和互斥机制运用到多线
程编程中，才能真正保证多线程程序的安全性和正确性。
综上所述，本次实验对于我来说是非常有意义的。
通过学习互斥
锁和信号量等线程同步机制，我对于多线程编程的思想和技术又有了
更深刻的理解和认识。
我相信，在今后的学习和工作中，所学到的知识一定会给我带来更多的帮助和启示。
线程死锁的四个必要条件
线程死锁的四个必要条件线程死锁是多线程编程中常见的问题，指两个或多个线程因竞争共享资源而陷入无限等待的状态，导致程序无法继续执行。
线程死锁的出现会导致系统性能下降，甚至崩溃。
为了避免线程死锁，我们需要了解其四个必要条件。
1. 互斥条件互斥条件是指某个资源一次只能被一个线程占用，如果一个线程已经占用了该资源，其他线程就必须等待该线程释放该资源后才能访问。
如果多个线程同时竞争同一个互斥资源，就可能会发生线程死锁。
2. 请求和保持条件请求和保持条件是指一个线程在持有某个资源的同时又请求其他资源，但是这些资源已经被其他线程占用，此时该线程会进入等待状态，但是不会释放已经占用的资源。
如果多个线程都持有某些资源并请求其他资源，就可能会出现死锁。
3. 不剥夺条件不剥夺条件是指一个线程已经获得某个资源后，在没有完成使用之前，其他线程不能强行剥夺该资源。
如果一个线程持有某个资源，并且在等待其他资源时不能被其他线程剥夺，那么就可能会出现死锁。
4. 循环等待条件循环等待条件是指多个线程形成一个循环等待的状态，每个线程都在等待下一个线程所持有的资源，导致系统无法继续执行。
如果多个线程之间形成了循环等待，就可能会出现线程死锁。
如何避免线程死锁？为了避免线程死锁，我们可以采取以下措施：1. 尽量避免使用多个共享资源，如果必须使用多个共享资源，可以将其封装成一个类，通过同步方法或同步代码块来保证访问的互斥性。
2. 尽量避免使用嵌套锁，如果必须使用嵌套锁，可以按照相同的顺序获取锁，避免出现循环等待的情况。
3. 尽量缩小同步代码块的范围，减少线程持有锁的时间，避免出现请求和保持条件。
4. 使用死锁检测工具来检测和解决死锁问题，例如JConsole、jstack等工具。
总结线程死锁是多线程编程中常见的问题，为了避免线程死锁，我们需要了解其四个必要条件。
同时，在编写多线程程序时，需要注意同步代码块的范围、锁的顺序、共享资源的使用等问题，以避免出现死锁。
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int i,j;
for ( i=0; i<20; i++) {
pthread_mutex_lock(&mymutex);
j=myglobal;
j=j+1;
printf(".");
myglobal=myglobal+1;
pthread_mutex_unlock(&mymutex);
printf("o");
fflush(stdout);
sleep(1);
}
if ( pthread_join ( mythread, NULL ) ) {
j=j+1;
printf(".");
fflush(stdout);
sleep(1);
myglobal=j;
主线程加一代码：
myglobal=myglobal+1;
如果代码是位于单线程程序中，可以预期 thread_function() 代码将完整执行。接下来才会执行主线程代码（或者是以相反的顺序执行）。在不使用互斥对象的线程程序中，代码可能（几乎是，由于调用了 sleep() 的缘故）以如下的顺序执行：
myglobal=j;
当代码以此特定顺序执行时，将覆盖主线程对 myglobal 的修改。程序结束后，就将得到不正确的值。如果是在操纵指针的话，就可能产生段错误。注意到 thread_function() 线程按顺序执行了它的所有指令。看来不象是 thread_function() 有什么次序颠倒。问题是，同一时间内，另一个线程对同一数据结构进行了另一个修改。
互斥我吧！
在 前一篇文章中 ，谈到了会导致异常结果的线程代码。两个线程分别对同一个全局变量进行了二十次加一。变量的值最后应该是 40，但最终值却是 21。这是怎么回事呢？因为一个线程不停地“取消”了另一个线程执行的加一操作，所以产生这个问题。现在让我们来查看改正后的代码，它使用 互斥对象(mutex)来解决该问题： Βιβλιοθήκη 回页首 线程内幕 1
在解释如何确定在何处使用互斥对象之前，先来深入了解一下线程的内部工作机制。请看第一个例子：
假设主线程将创建三个新线程：线程 a、线程 b 和线程 c。假定首先创建线程 a，然后是线程 b，最后创建线程 c。
pthread_create( &thread_a, NULL, thread_function, NULL);
中国 [选择] 使用条款
dW 全部内容 ----------------- AIX and UNIX Information management Lotus Rational WebSphere ----------------- Architecture Grid computing Java 技术 Linux Multicore acceleration Open source Security SOA & Web services Web development XML ----------------- IBM 全部内容
从这个例子还可以得知，线程库保留了每个单独线程的代码执行顺序。换句话说，实际上那三个 pthread_create() 调用将按它们出现的顺序执行。从主线程上来看，所有代码都是依次执行的。有时，可以利用这一点来优化部分线程程序。例如，在上例中，线程 c 就可以假定线程 a 和线程 b 不是正在运行就是已经终止。它不必担心存在还没有创建线程 a 和线程 b 的可能性。可以使用这一逻辑来优化线程程序。
thread_function() 线程 主线程
j=myglobal;
j=j+1;
printf(".");
fflush(stdout);
sleep(1); myglobal=myglobal+1;
if ( pthread_create( &mythread, NULL, thread_function, NULL) ) {
printf("error creating thread.");
abort();
}
for ( i=0; i<20; i++) {
pthread_mutex_lock(&mymutex);
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级别： 初级
Daniel Robbins (drobbins@), 总裁/CEO, Gentoo Technologies, Inc.
2000 年 8 月 01 日
POSIX 线程是提高代码响应和性能的有力手段。在此三部分系列文章的第二篇中，Daniel Robbins 将说明，如何使用被称为互斥对象的灵巧小玩意，来保护线程代码中共享数据结构的完整性。
然而，就在第二个 create() 调用返回后，主线程无法假定是哪一个线程（a 或 b）会首先开始运行。虽然两个线程都已存在，线程 CPU 时间片的分配取决于内核和线程库。至于谁将首先运行，并没有严格的规则。尽管线程 a 更有可能在线程 b 之前开始执行，但这并无保证。对于多处理器系统，情况更是如此。如果编写的代码假定在线程 b 开始执行之前实际上执行线程 a 的代码，那么，程序最终正确运行的概率是 99%。或者更糟糕，程序在您的机器上 100% 地正确运行，而在您客户的四处理器服务器上正确运行的概率却是零。
$ ./thread3
o..o..o.o..o..o.o.o.o.o..o..o..o.ooooooo
myglobal equals 40
为了进一步探索这个极为重要的概念，让我们看一看程序中进行加一操作的代码：
thread_function() 加一代码：
j=myglobal;
互斥对象是这样工作的。如果线程 a 试图锁定一个互斥对象，而此时线程 b 已锁定了同一个互斥对象时，线程 a 就将进入睡眠状态。一旦线程 b 释放了互斥对象（通过 pthread_mutex_unlock() 调用），线程 a 就能够锁定这个互斥对象（换句话说，线程 a 就将从 pthread_mutex_lock() 函数调用中返回，同时互斥对象被锁定）。同样地，当线程 a 正锁定互斥对象时，如果线程 c 试图锁定互斥对象的话，线程 c 也将临时进入睡眠状态。对已锁定的互斥对象上调用 pthread_mutex_lock() 的所有线程都将进入睡眠状态，这些睡眠的线程将“排队”访问这个互斥对象。
pthread_create( &thread_b, NULL, thread_function, NULL);
pthread_create( &thread_c, NULL, thread_function, NULL);
在第一个 pthread_create() 调用完成后，可以假定线程 a 不是已存在就是已结束并停止。第二个 pthread_create() 调用后，主线程和线程 b 都可以假定线程 a 存在（或已停止）。
fflush(stdout);
sleep(1);
myglobal=j;
pthread_mutex_unlock(&mymutex);
}
return NULL;
}
int main(void) {
pthread_t mythread;
int i;
使用调用：初始化
使用调用：锁定
等待条件发生
参考资料
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相关链接：
Linux 技术文档库
developerWorks 中国 > Linux >
通用线程：POSIX 线程详解，第 2部分
称作互斥对象的小玩意
通常使用 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 来保护数据结构。这就是说，通过线程的锁定和解锁，对于某一数据结构，确保某一时刻只能有一个线程能够访问它。可以推测到，当线程试图锁定一个未加锁的互斥对象时，POSIX 线程库将同意锁定，而不会使线程进入睡眠状态。
printf("error joining thread.");
abort();
}
printf("\nmyglobal equals %d\n",myglobal);
exit(0);
}
回页首
解读一下
如果将这段代码与 前一篇文章 中给出的版本作一个比较，就会注意到增加了 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 函数调用。在线程程序中这些调用执行了不可或缺的功能。他们提供了一种 相互排斥的方法（互斥对象即由此得名）。两个线程不能同时对同一个互斥对象加锁。
请看这幅轻松的漫画，四个小精灵重现了最近一次 pthread_mutex_lock() 调用的一个场面。
图中，锁定了互斥对象的线程能够存取复杂的数据结构，而不必担心同时会有其它线程干扰。那个数据结构实际上是“冻结”了，直到互斥对象被解锁为止。pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 函数调用，如同“在施工中”标志一样，将正在修改和读取的某一特定共享数据包围起来。这两个函数调用的作用就是警告其它线程，要它们继续睡眠并等待轮到它们对互斥对象加锁。当然，除非在 每个 对特定数据结构进行读写操作的语句前后，都分别放上 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutext_unlock() 调用，才会出现这种情况。