多线程同步的实现方法

多线程同步的实现方法
在多线程编程中，为了保证数据的正确性和程序的稳定性，需要使
用同步机制来控制不同线程之间对共享资源的访问。

本文将介绍几种
常见的多线程同步实现方法。

一、互斥锁互斥锁是最基本也是最常用
的一种同步机制。

它通过对共享资源加锁来防止其他线程同时访问该
资源，从而避免数据竞争和冲突问题。

当一个线程获得了该锁后，其
他想要访问该资源的线程就必须等待其释放锁才能进行操作。

在
C++11标准中提供了std::mutex类作为互斥量，在使用时可以调用
lock()函数获取锁并执行相应操作，再调用unlock()函数释放锁。

需要
注意的是，在使用时应尽可能缩小临界区范围以提高效率，并确保所
有涉及到共享资源修改或读取操作都被包含在临界区内。

二、条件变
量条件变量通常与互斥锁结合起来使用，用于协调不同线程之间对某
个事件或状态变化进行响应和处理。

当某个条件满足时（如队列非空），唤醒等待该条件变量上阻塞着的一个或多个进入等待状态（wait）的进程，使其重新参与竞争获取所需资源。

C++11标准库中提供了std::condition_variable类作为条件变量，在使用前需要先创建一个std::unique_lock对象并传递给wait()函数以自动解除已有lock对象，并
将当前进入等待状态直至被唤醒；notify_one() 和 notify_all() 函数则分
别用于唤醒单个或全部处于等待状态下面向此条件变量发出请求者。

三、信号量信号量是一种更复杂但功能更强大的同步机制。

它通过计
数器记录可用资源数量，并根据计数器值判断是否允许新建任务运行
或者挂起正在运行任务以便其他任务可以获得所需资源。

其中
P(Proberen)表示申请/获取信号灯, V(Verhogen)表示释放/归还信号
灯.C++11标准库没有直接支持Semaphore,但我们可以利用
mutex+condition_variable模拟实现Semaphore. 其核心思想就是：定义
两个成员属性count_ 和 mutex_, count_ 表示当前可申请 Semaphore 的
数量 , mutex_ 是 std::mutex 类型 , 定义两个成员方法 wait(), signal(). 四、原子操作原子操作指不能被打断、干扰或交错执行影响结果正确性的
操作。

在 C++ 中，原子操作可以靠 std :: atomic 类来实现。

使
用原子类型代替普通类型即可完成简单易懂地代码重构工作. 总结：以
上介绍了四种主流方式: Mutex, Condition Variable, Semaphore and Atomic Operation . 同样每种方式都有优缺点：Mutex 易死锁 ; Condition Variable 需要配合 Mutex 使用; Semaphore 功能强大但较难理
解 ; Atomic Operation 只能针对特定场景 .因此选择何种方案取决于具体情况和需求.。