信号量与线程互斥锁的区别
粗同步和细同步的方法
粗同步和细同步的方法1. 粗同步的方法：- 锁：通过锁机制，限制对共享资源的并发访问，确保一次只有一个线程能够访问该资源。
线程在访问资源之前必须获取锁，访问完毕后释放锁。
- 互斥量：一种特殊的锁机制，只有持有互斥量的线程才能访问共享资源，其他线程必须等待互斥量释放才能继续执行。
- 信号量：类似于互斥量，但可以允许一定数量的线程同时访问共享资源。
- 临界区：通过在访问共享资源的代码块前后加上互斥锁来实现粗同步。
2. 细同步的方法：- 读写锁：适用于读多写少的场景，读锁可并发获取，写锁独占，当有写锁时，其他读写锁都无法获取，保证了写操作的原子性。
- 条件变量：允许线程在满足特定条件前等待，一旦条件满足，可以通过条件变量发出信号通知等待的线程。
- 原子操作：提供了一种确保操作的原子性的方法，使得多个线程无法同时对同一变量进行修改。
- 无锁算法：使用一些非阻塞的数据结构和算法，通过使用原子操作来实现细粒度的并发控制。
3. 锁机制的详细描述：锁是一种最常见的粗同步机制，它提供了对共享资源的互斥访问。
在多线程环境下，多个线程同时访问共享资源可能会引发数据竞争和一致性问题。
通过使用锁，每次只允许一个线程进入临界区，从而避免了多个线程同时访问共享资源的问题。
在粗同步方法中，锁可以是基于操作系统提供的互斥锁、临界区或者一些编程语言提供的同步原语。
线程在访问共享资源前必须先获取锁，获取锁的线程可进入临界区，其他线程则必须等待锁被释放后才能继续执行。
线程在访问完共享资源后，应该及时释放锁，以允许其他线程访问该资源。
使用锁也会存在一些问题，例如死锁、饥饿等情况。
在设计和使用锁时，需要注意线程间的相互等待和优先级等问题，以及锁的粒度、可重入性等方面的考虑。
4. 互斥量的详细描述：互斥量是一种特殊的锁机制，与锁的概念类似，用于保证对共享资源的互斥访问。
不同之处在于，互斥量是一种线程间的同步工具，它可以是进程内的全局互斥量，也可以是线程之间共享的互斥量。
互斥量和信号量
互斥量和信号量1. 什么是互斥量和信号量？1.1 互斥量（Mutex）互斥量是一种同步原语，用于控制对共享资源的访问。
它允许多个线程或进程并发执行，但是只有一个线程或进程可以同时访问共享资源。
当一个线程或进程要访问共享资源时，它必须先获得互斥量的所有权，其他线程或进程必须等待。
互斥量有两种状态：锁定和解锁。
当一个线程或进程获得互斥量的所有权时，它将互斥量锁定，并且其他线程或进程无法获得该互斥量的所有权。
只有当持有互斥量的线程或进程释放了该互斥量后，其他线程或进程才能获取到该互斥量的所有权。
1.2 信号量（Semaphore）信号量也是一种同步原语，用于控制对共享资源的访问。
与互斥量不同的是，信号量可以允许多个线程或进程同时访问共享资源。
信号量有一个计数器和一个等待队列。
当一个线程或进程要访问共享资源时，它必须先尝试获取信号量的所有权。
如果信号量的计数器大于零，线程或进程将获得信号量的所有权并继续执行。
如果信号量的计数器等于零，线程或进程将被阻塞并加入到等待队列中。
当持有信号量的线程或进程释放了该信号量后，等待队列中的一个线程或进程将被唤醒，并获得信号量的所有权。
这样就实现了多个线程或进程同时访问共享资源的控制。
2. 互斥量和信号量的应用场景2.1 互斥量的应用场景互斥量常用于以下情况：•多个线程需要访问共享资源，但是只能有一个线程能够访问。
•防止竞态条件（Race Condition）发生，保证共享资源在同一时间只被一个线程访问。
•在多线程编程中实现临界区（Critical Section）。
2.2 信号量的应用场景信号量常用于以下情况：•控制对有限资源（如数据库连接、文件句柄等）的并发访问。
•控制对共享数据结构（如缓冲区、队列等）的并发操作。
•控制对临界区（Critical Section）的并发访问。
3. 互斥量和信号量的实现方式3.1 互斥量的实现方式互斥量的实现方式有多种，常见的有以下几种：•基于硬件指令：一些处理器提供了硬件级别的原子操作指令，可以用来实现互斥量。
信号量、互斥锁和条件变量的区别
信号量、互斥锁和条件变量的区别⼀、1、互斥锁总是必须由给其上锁的线程解锁，信号量的挂出确不必由执⾏过它的等待操作的同⼀线程执⾏。
⽣产者与消费者伪代码2、互斥锁要么被锁住，要么被解锁（⼆值状态，类似于⼆值信号量）3、既然信号量有⼀个与之关联的状态（它的数值），那么信号量的挂出操作总是被记住。
然⽽当向⼀个条件变量发送信号时，如果没有线程等待在该条件变量上，那么信号将丢失。
ps：提供信号量的原因是，在进程间同步的情况下，若没有涉及到共享内存区时，需要使⽤信号量。
⼆、 1、posix提供量中信号量：有名信号量和基于内存的信号量，后者被称为⽆名信号量。
有名信号量如下图所⽰：内存信号量（⽆名信号量）如下图所⽰：三、有名信号量 sem_open:创建⼀个新的有名信号量或者打开⼀个已经存在的有名信号量。
有名信号量既可⽤于线程间同步，也可⽤于进程间同步。
头⽂件：#include <semaphore.h>函数原型：sem_t *sem_open(const char *name,int oflag,mode_t mode,unsigned int value);参数：name 信号量的外部名字oflag 选择创建或打开⼀个现有的信号量mode 权限位value 信号量初始值oflag参数可以是0、O_CREAT（创建⼀个信号量）或O_CREAT|O_EXCL（如果没有指定的信号量就创建），如果指定了O_CREAT，那么第三个和第四个参数是需要的；其中mode参数指定权限位，value参数指定信号量的初始值，通常⽤来指定共享资源的书⾯。
该初始不能超过SEM_VALUE_MAX，这个常值必须低于为32767。
⼆值信号量的初始值通常为1，计数信号量的初始值则往往⼤于1。
如果指定了O_CREAT（⽽没有指定O_EXCL），那么只有所需的信号量尚未存在时才初始化它。
所需信号量已存在条件下指定O_CREAT 不是⼀个错误。
互斥锁和自旋锁的区别
互斥锁和自旋锁的区别
自旋锁是一种互斥锁的实现方式而已，相比一般的互斥锁会在等待期间放弃cpu，自
旋锁（spinlock）则是不断循环并测试锁的状态，这样就一直占着cpu。
互斥锁：用于保护临界区，确保同一时间只有一个线程访问数据。
对共享资源的访问，先对互斥量进行加锁，如果互斥量已经上锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。
在完
成了对共享资源的访问后，要对互斥量进行解锁。
临界区：每个进程中出访临界资源的那段程序称作临界区，每次只容许一个进程步入
临界区，步入后不容许其他进程步入。
自旋锁：与互斥量类似，它不是通过休眠使进程阻塞，而是在获取锁之前一直处于忙
等（自旋）阻塞状态。
用在以下情况：锁持有的时间短，而且线程并不希望在重新调度上
花太多的成本。
“原地打转”。
磁矩门锁与不相容门锁的区别：线程在提出申请磁矩门锁的时候，线程不能被挂上，
而是处在忙等的状态。
信号量：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。
它常作为
一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。
因此，主要作为
进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
C语言技术中的信号量和读写锁操作详解
C语言技术中的信号量和读写锁操作详解在多线程编程中，保证线程安全性是一个重要的问题。
为了解决线程之间的资源竞争和互斥访问，C语言提供了信号量和读写锁这两种机制。
本文将详细介绍这两种技术的原理和使用方法。
一、信号量信号量是一种用于线程同步和互斥的机制。
它可以用来控制对共享资源的访问。
在C语言中，我们可以使用信号量来解决多个线程同时访问共享资源的问题。
信号量的原理是基于计数器的。
当一个线程想要访问共享资源时，它首先需要检查信号量的值。
如果信号量大于0，表示资源可用，线程可以继续执行并将信号量的值减1。
如果信号量等于0，表示资源不可用，线程需要等待，直到有其他线程释放资源并将信号量的值加1。
在C语言中，我们可以使用`sem_init`函数初始化一个信号量，使用`sem_wait`函数等待资源，使用`sem_post`函数释放资源。
例如：```c#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>sem_t semaphore;void* thread_func(void* arg) {sem_wait(&semaphore);// 访问共享资源sem_post(&semaphore);return NULL;}int main() {sem_init(&semaphore, 0, 1);pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, thread_func, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, thread_func, NULL);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);sem_destroy(&semaphore);return 0;}```在上面的例子中，我们创建了一个信号量，并将其初始化为1，表示共享资源可用。
互斥信号和同步信号量
互斥信号和同步信号量都是用于多线程编程中实现同步的机制。
互斥信号是一种信号，用于协调多个线程对共享资源的访问。
当一个线程需要访问共享资源时，它将向其他线程发送一个互斥信号，表示它需要独占该资源。
其他线程必须等待该线程完成对资源的访问，才能再次尝试访问该资源。
同步信号量是一种信号量，用于协调多个线程对共享资源的访问。
当一个线程需要访问共享资源时，它将尝试获取同步信号量。
如果同步信号量的值为0，则该线程将被阻塞，直到其他线程释放该信号量。
当一个线程完成对资源的访问时，它将释放该信号量，以便其他线程可以再次访问该资源。
因此，互斥信号和同步信号量都可以用于实现线程同步，但它们的实现方式略有不同。
互斥信号通常用于实现独占访问，而同步信号量通常用于实现共享访问。
synchronize理解 -回复
synchronize理解-回复什么是"同步"？在计算机科学中，"同步"（Synchronization）是指协调并发系统中不同的执行单元或进程之间的操作顺序以保证数据的一致性和正确性。
在多线程编程、分布式系统以及并行计算中，同步是非常重要的概念。
为什么需要同步？当多个线程或进程同时读写共享的数据，就可能出现数据竞争（Data Race）问题。
数据竞争会导致未定义的行为和难以复现的错误。
通过同步机制，我们可以确保在某个线程或进程访问共享数据时，其他线程或进程不能同时访问或修改该数据，从而解决数据竞争问题。
常用的同步机制有哪些？1. 互斥锁（Mutex）：互斥锁是最基本的同步机制之一，也是最常用的。
它提供了一种排他访问共享资源的机制。
每次只允许一个线程持有互斥锁，并阻塞其他线程的访问，直到当前线程释放互斥锁为止。
2. 信号量（Semaphore）：信号量是用来控制并发进程数量的同步工具。
它可以用来限制同时运行的进程数量，或实现生产者-消费者模式等典型的同步问题。
3. 条件变量（Condition Variable）：条件变量提供了一种线程之间进行等待和通知的机制。
一个线程等待某个条件满足时，可以通过条件变量进入等待状态，直到另一个线程通过条件变量发送通知，使得该线程被唤醒。
4. 读写锁（Read-Write Lock）：读写锁是一种特殊的同步机制，它允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程进行写操作。
读写锁可以提供更好的并发性能，适用于读操作远远多于写操作的场景。
5. 屏障（Barrier）：屏障用于同步多个并发任务在某个点上的执行，即让多个任务都到达某个状态后再一起继续执行。
屏障可以确保各个任务之间的同步，从而避免数据不一致的问题。
6. 原子操作（Atomic Operation）：原子操作是指在执行过程中不会被其他任务中断的操作，它们可以保证操作的完整性。
北邮嵌入式系统设计实验-实验报告
北邮嵌入式系统设计实验-实验报告嵌入式试验报告学院：xxx班级：xxx学号：xxx姓名：xxx成员：xxx一、基础学问部分1.多线程试验本章主要讲解线程的概念和线程间的同步方式。
试验一主要介绍线程的概念和线程的创建，试验二、试验三、试验四分离介绍了信号量、互斥锁、条件变量的作用和使用。
1.1 线程的介绍线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的最小单元。
线程是程序中一个单一的挨次控制流程。
进程内一个相对自立的、可调度的执行单元，是系统自立调度和分派CPU 的基本单位指运行中的程序的调度单位。
在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。
线程是允许应用程序并发执行多个任务的一种机制，是程序运行后的任务处理单元，也是SylixOS操作系统任务调度的最小单元。
在多核CPU中，同时可以有多个线程在执行，实现真正意义上的并行处理。
线程入口函数是一个能够完成特定任务的函数，因此线程入口函数的编写上与一般函数没有太多区分。
线程的创建函数如下：●创建线程失败，函数返回非0的错误代码，胜利返回0；●*thread pthread_t类型的缓冲区，保存一个线程的线程ID；●*attr 设置线程属性，设置为NULL标识创建的新线程使用默认属性；●*(*start_routine) 线程入口函数函数名●*arg 向所创建线程传入的参数1.2 信号量的概念信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。
在进入一个关键代码段之前，线程必需猎取一个信号量；一旦该关键代码段完成了，那么该线程必需释放信号量。
其它想进入该关键代码段的线程必需等待直到第一个线程释放信号量。
信号量是一个在进程和线程中都可以使用的同步机制。
信号量类似于一个通知，某个线程发出一个通知，等待此通知的线程收到通知后，会执行预先设置的工作。
信号量原理与锁的原理
信号量原理与锁的原理
信号量（Semaphore）是操作系统中一种常用的同步机制，它是一种
计数器，用来控制多个线程之间的互斥执行或协调同步。
当一个信号量被
初始化时，系统将该信号量设置为特定的值，使得多个线程可以安全地访
问共享资源。
当一个线程请求获取信号量时，如果信号量的值大于0，就
减小信号量的值，否则该线程将被挂起，直到另一个线程释放一个信号量，使得信号量的值增加，然后该线程才能再次获取该信号量进而继续执行。
信号量通常用于实现系统内多线程的互斥和同步执行，在这种情况下，一组线程可以通过信号量来控制访问控制临界区（critical region），
以便保证一个时刻只有一个线程可以访问该临界区。
信号量还可以用作资
源的实际数量，用于控制多线程之间对资源的有效分配，从而保证每个线
程都能得到满足其功能要求的资源。
锁的原理
锁（lock）是操作系统中一种常用的同步机制，用于控制多个进程或
线程之间的互斥访问临界区（critical region），从而实现同步和互斥。
它是一种特殊的状态变量，可以用于控制对共享数据的访问，以及在多个
线程间共享访问的大型资源，以便保证在同一时间内只有一个线程可以访
问指定的区域或者资源。
.net lock原理
.net lock原理在.NET中，锁（Lock）是一种用于控制多线程访问共享资源的技术，它能够确保在任意时刻只有一个线程能够访问共享资源，从而避免多个线程同时修改同一数据造成的数据不一致问题。
.NET框架提供了多种锁机制，其中最常用的是互斥锁（Mutex）和自旋锁（Spinlock）。
一、互斥锁（Mutex）互斥锁是.NET中最基本的锁机制之一，它采用一种称为信号量（Semaphore）的数据结构来实现。
当一个线程获得互斥锁时，其他线程必须等待该线程释放锁才能继续执行。
这样可以确保同一时间只有一个线程能够访问共享资源。
在.NET中，互斥锁的实现是通过`Mutex`类来实现的。
`Mutex`类提供了一个`WaitOne()`方法，用于等待锁被释放。
当一个线程获得锁后，可以使用`ReleaseMutex()`方法来释放锁，以便其他线程可以获取该锁。
二、自旋锁（Spinlock）自旋锁是一种比较轻量级的锁机制，它不会让线程进入睡眠状态，而是让线程不断地循环检查锁是否可用。
当一个线程获取到自旋锁后，它会不断地循环检查锁是否被其他线程占用，如果可用则释放锁，否则继续循环检查。
这种机制可以减少线程的上下文切换开销，提高系统性能。
在.NET中，自旋锁的实现是通过`SpinLock`类来实现的。
`SpinLock`类提供了一个`Acquire()`方法来获取自旋锁，一个`Release()`方法来释放自旋锁。
需要注意的是，自旋锁有一定的局限性，它不能保证在长时间等待锁时不会导致死锁的情况发生。
三、注意事项在使用锁机制时，需要注意以下几点：1.避免死锁：当多个线程相互等待对方释放锁时，可能会导致死锁情况的发生。
因此，需要合理地设计锁的释放顺序，避免死锁情况的发生。
2.考虑性能：锁机制会增加线程的上下文切换开销，因此需要合理地选择锁的类型和粒度，以避免过度使用锁导致性能下降。
3.解锁要及时：当线程完成对共享资源的访问后，需要及时释放锁，以便其他线程能够获取到该锁。
海康威视嵌入式软件开发工程师(BSP)笔试题(附超详细解答)
1、若有8个待排序元素，采用冒泡排序和插入排序最大时间复杂度分别是（）。
64、2464、6416、6416、16KEY：B解答：9大内部排序的时间复杂度和空间复杂度如下表所示：O() O()O() O()O() O() O() O()O() O()O() O()O() O() O()O() O() O()O() O() O()1.int a[15] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 };2.int *p = &a[5];3.int b = p[7];14131112KEY：B3、下列代码中数组data最终的数据是哪个（）。
1.#define MAX_DATA_SIZE (10)2.3.int main()4.{5.unsigned int i = 0;6.unsigned char data[MAX_DATA_SIZE] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };7.8.memcpy(&data[2], data, MAX_DATA_SIZE / 2);9.10.return 0;11.}123456789012121218901212345890其他结果都不对KEY：D解答：由于本题中data数组里直接放的是数字，直接强制转化为char类型，按照ASCII码进行查询，显然不会是这些数字了。
也就是说，如果改成以下的定义：unsigned char data[MAX_DATA_SIZE] ={ '1','2','3','4','5','6','7','8','9','0' };那么答案就是C了。
4、下面哪个命令用来卸载一个内核模块？modprobedelmodunmodrmmodKEY：D5、使用快速排序对n个数进行排序，其在最佳情况、平均情况、最差情况下的时间复杂度分别是（）。
互斥锁、信号量、条件变量的区别
互斥锁、信号量、条件变量的区别来⾃：信号量⽤在多线程多任务同步的，⼀个线程完成了某⼀个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进⾏某些动作（⼤家都在semtake的时候，就阻塞在哪⾥）。
⽽互斥锁是⽤在多线程多任务互斥的，⼀个线程占⽤了某⼀个资源，那么别的线程就⽆法访问，直到这个线程unlock，其他的线程才开始可以利⽤这个资源。
⽐如对全局变量的访问，有时要加锁，操作完了，在解锁。
有的时候锁和信号量会同时使⽤的”也就是说，信号量不⼀定是锁定某⼀个资源，⽽是流程上的概念，⽐如：有A,B两个线程，B线程要等A线程完成某⼀任务以后再进⾏⾃⼰下⾯的步骤，这个任务并不⼀定是锁定某⼀资源，还可以是进⾏⼀些计算或者数据处理之类。
⽽线程互斥量则是“锁住某⼀资源”的概念，在锁定期间内，其他线程⽆法对被保护的数据进⾏操作。
在有些情况下两者可以互换。
两者之间的区别:作⽤域信号量: 进程间或线程间(linux仅线程间)互斥锁: 线程间上锁时信号量: 只要信号量的value⼤于0，其他线程就可以sem_wait成功，成功后信号量的value减⼀。
若value值不⼤于0，则sem_wait阻塞，直到sem_post释放后value值加⼀互斥锁: 只要被锁住，其他任何线程都不可以访问被保护的资源成功后否则就阻塞以下是信号灯（量)的⼀些概念:信号灯与互斥锁和条件变量的主要不同在于”灯”的概念，灯亮则意味着资源可⽤，灯灭则意味着不可⽤。
如果说后两中同步⽅式侧重于”等待”操作，即资源不可⽤的话，信号灯机制则侧重于点灯，即告知资源可⽤；没有等待线程的解锁或激发条件都是没有意义的，⽽没有等待灯亮的线程的点灯操作则有效，且能保持灯亮状态。
当然，这样的操作原语也意味着更多的开销。
信号灯的应⽤除了灯亮/灯灭这种⼆元灯以外，也可以采⽤⼤于1的灯数，以表⽰资源数⼤于1，这时可以称之为多元灯。
1．创建和注销POSIX信号灯标准定义了有名信号灯和⽆名信号灯两种，但LinuxThreads的实现仅有⽆名灯，同时有名灯除了总是可⽤于多进程之间以外，在使⽤上与⽆名灯并没有很⼤的区别，因此下⾯仅就⽆名灯进⾏讨论。
临界区,互斥量,信号量,事件的区别
(转)临界区，互斥量，信号量，事件的区别(线程同步) 收藏四种进程或线程同步互斥的控制方法1、临界区: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。
2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。
3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。
4、事件: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。
临界区（Critical Section）保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。
在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。
如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。
临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
临界区包含两个操作原语：EnterCriticalSection（）进入临界区LeaveCriticalSection（）离开临界区EnterCriticalSection（）语句执行后代码将进入临界区以后无论发生什么，必须确保与之匹配的LeaveCriticalSection（）都能够被执行到。
否则临界区保护的共享资源将永远不会被释放。
虽然临界区同步速度很快，但却只能用来同步本进程内的线程，而不可用来同步多个进程中的线程。
MFC提供了很多功能完备的类，我用MFC实现了临界区。
MFC为临界区提供有一个CCriticalSection类，使用该类进行线程同步处理是非常简单的。
只需在线程函数中用CCriticalSection类成员函数Lock（）和UnLock（）标定出被保护代码片段即可。
Lock（）后代码用到的资源自动被视为临界区内的资源被保护。
UnLock后别的线程才能访问这些资源。
互斥量（Mutex）互斥量跟临界区很相似，只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限，由于互斥对象只有一个，因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。
LINUX内核的几种锁介绍
LINUX内核的几种锁介绍以下是LINUX内核中几种常见的锁的介绍：1. 自旋锁（spinlock）：自旋锁是一种基本的锁机制，在等待锁的过程中，线程会一直处于自旋状态，即不会让出CPU，而是一直不停地检测锁是否可用。
自旋锁适用于代码执行时间很短，期待锁很快就可以被释放的情况。
自旋锁的实现通过设置一个标志位来指示锁的状态，如果锁处于被占用状态，那么线程会不断地循环检测该标志位，直到锁的状态变为可用。
2. 读写锁（reader-writer lock）：读写锁是一种基于共享资源的并发控制机制，它允许多个线程同时读取共享资源，但在写操作时，必须互斥，即只允许一个线程进行写操作。
读写锁适用于读操作频繁而写操作较少的场景，可以提高系统的并发性能。
读写锁的实现需要维护两个计数器，分别用于记录当前读操作的线程数和写操作的线程数。
3. 互斥锁（mutex）：互斥锁是最常用的一种锁机制，也是最简单的一种。
互斥锁可以通过实现线程之间的互斥访问共享资源来保证数据的一致性。
在线程需要访问共享资源之前，会先尝试获取互斥锁，如果锁已经被其他线程占用，那么线程就会进入阻塞状态，直到锁被释放。
互斥锁可以保证同时只有一个线程在访问共享资源，从而避免了竞态条件的发生。
4. 信号量（semaphore）：信号量是一种更为复杂的锁机制，它可以控制对共享资源的访问权限。
信号量可以用来解决生产者-消费者问题、读写者问题等。
信号量分为二进制信号量（只能取0或1）和计数信号量（可以取多个非负整数）。
线程可以通过等待（wait）操作来获取信号量，如果信号量的值大于0，那么线程可以继续执行，如果信号量的值等于0，那么线程就会进入阻塞状态。
线程可以通过释放（post）操作来释放信号量，从而允许其他线程获取信号量。
5. 屏障（barrier）：屏障是一种同步机制，它可以确保多个线程在一些点上一起等待，直到所有线程都到达该点后才能继续执行。
屏障可以用来解决多线程计算中的数据依赖问题。
Linux互斥锁、条件变量和信号量
Linux--Linux互斥锁、条件变量和信号量进行多线程编程，最应该注意的就是那些共享的数据，因为无法知道哪个线程会在哪个时候对它进行操作，也无法得知哪个线程会先运行，哪个线程会后运行。
所以，要对这些资源进行合理的分配和正确的使用。
在Linux下，提供了互斥锁、条件变量和信号量来对共享资源进行保护。
一、互斥锁互斥锁，是一种信号量，常用来防止两个进程或线程在同一时刻访问相同的共享资源。
需要的头文件：pthread.h互斥锁标识符：pthread_mutex_t（1）互斥锁初始化：函数原型：int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t* mutex,const pthread_mutexattr_t* mutexattr);函数传入值:mutex：互斥锁。
mutexattr：PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 创建快速互斥锁。
PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP 创建递归互斥锁。
PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP 创建检错互斥锁。
函数返回值：成功：0；出错：-1（2）互斥操作函数int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex); //上锁int pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t* mutex); //只有在互斥被锁住的情况下才阻塞int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t* mutex); //解锁int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t* mutex); //清除互斥锁函数传入值：mutex：互斥锁。
函数返回值：成功：0；出错：-1使用形式：pthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_init (&mutex, NULL); /*定义*/...pthread_mutex_lock(&mutex); /*获取互斥锁*/... /*临界资源*/pthread_mutex_unlock(&mutex); /*释放互斥锁*/备注：互斥锁MUTEX的使用注意lock和unlock的配对使用，否则容易出现死锁发生。
并发问题的解决方案
并发问题的解决方案在计算机科学领域中，同时处理多个任务或者同时执行多个进程是非常常见的。
而这种同时执行的能力就是并发性。
然而，并发性也会引发一些问题，如数据竞争、死锁等。
为了解决这些问题，我们可以采取一系列的解决方案。
1. 锁机制锁机制是一种最基本、最常见的并发问题解决方案。
它通过对共享资源的访问进行限制，保证同一时间只有一个进程或线程可以访问共享资源。
常用的锁机制包括互斥锁、读写锁和自旋锁等。
互斥锁(Mutex)用于保护共享资源，确保同一时间只有一个线程可以访问，其他线程必须等待锁释放。
读写锁(ReadWrite Lock)在读取共享资源时可以允许多个线程并发访问，但在写入时只能有一个线程独占。
自旋锁(Spin Lock)是一种忙等待的锁机制，线程检测到锁被占用时会循环等待，直到锁被释放。
2. 信号量信号量是一种用于控制多个进程或者线程访问共享资源的机制。
它可以通过计数器的方式来限制访问资源的数量。
当资源可用时，进程或线程可以获取信号量并继续执行；当资源不可用时，进程或线程必须等待。
信号量可以分为二进制信号量和计数信号量两种类型。
二进制信号量只有两个状态，通常用于互斥访问共享资源。
计数信号量则可以设置一个初始值，并根据实际需求增加或减少。
3. 互斥量互斥量也是用来保护共享资源不被并发访问的一种机制。
与互斥锁类似，互斥量可以用于限制对共享资源的访问。
不同的是，互斥量可以在进程间使用，而互斥锁只能在线程间使用。
互斥量的实现可以基于硬件或者软件。
硬件实现通常会使用原子操作指令来保证原子性。
软件实现则会基于原子操作或者其他同步原语来实现。
4. 读写锁读写锁是一种特殊的锁机制，可以允许多个线程并发地读取共享资源，但在写入时必须独占访问。
这种机制适用于大多数情况下读操作远远多于写操作的场景，可以提高并发性能。
读写锁通常包括一个读计数器和一个写锁。
在读操作时，读计数器会递增；在写操作时，写锁会阻塞其他的读写操作。
信号量和互斥量
信号量与互斥锁信号量与普通整型变量的区别：①信号量(semaphore)是非负整型变量，除了初始化之外，它只能通过两个标准原子操作：wait(semap) , signal(semap) ; 来进行访问；②操作也被成为PV原语（P来源于Dutch proberen"测试"，V来源于Dutch verhogen"增加"），而普通整型变量则可以在任何语句块中被访问；信号量与互斥锁之间的区别：1. 互斥量用于线程的互斥，信号线用于线程的同步。
这是互斥量和信号量的根本区别，也就是互斥和同步之间的区别。
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。
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。
在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。
少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源2. 互斥量值只能为0/1，信号量值可以为非负整数。
也就是说，一个互斥量只能用于一个资源的互斥访问，它不能实现多个资源的多线程互斥问题。
信号量可以实现多个同类资源的多线程互斥和同步。
当信号量为单值信号量是，也可以完成一个资源的互斥访问。
3. 互斥量的加锁和解锁必须由同一线程分别对应使用，信号量可以由一个线程释放，另一个线程得到。
信号量信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。
信号量可以分为几类：²二进制信号量(binary semaphore)：只允许信号量取0或1值，其同时只能被一个线程获取。
²整型信号量（integer semaphore)：信号量取值是整数，它可以被多个线程同时获得，直到信号量的值变为0。
²记录型信号量（record semaphore)：每个信号量s除一个整数值value（计数）外，还有一个等待队列List，其中是阻塞在该信号量的各个线程的标识。
互锁的工作原理
互锁的工作原理
互锁是一种机制，用于确保多个进程或线程能够按照特定的顺序访问共享资源，以防止竞态条件和数据不一致的问题。
互锁通常使用互斥锁（Mutex）或信号量（Semaphore）来实现。
互锁的工作原理如下：
1. 进程或线程在访问共享资源之前，尝试获取互斥锁或信号量。
每个进程或线程只能够拥有一个互斥锁或信号量。
2. 如果某个进程或线程已经获取到互斥锁或信号量，则其他进程或线程无法获得该互斥锁或信号量，它们会被阻塞等待。
3. 当某个进程或线程使用完共享资源后，释放互斥锁或信号量，使其他进程或线程可以获得它。
4. 其他进程或线程获得互斥锁或信号量后，才能够进入临界区，访问共享资源。
通过使用互锁，可以确保在任何时刻只有一个进程或线程能够访问共享资源，从而避免了数据竞态和数据不一致的问题。
互锁的使用需要谨慎，因为如果互斥锁和信号量的使用不当，可能会导致死锁或活锁等问题。
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两者之间的区别:
作用域
信号量: 进程间或线程间(linux仅线程间)
互斥锁: 线程间
上锁时
信号量: 只要信号量的value大于0，其他线程就可以sem_wait成功，成功后信号量的value减一。若value值不大于0，则sem_wait阻塞，直到sem_post释放后value值加一
return OK;
}
注意两点:
1) 在thread_cond_wait()之前,必须先lock相关联的mutex, 因为假如目标条件未满足,pthread_cond_wait()实际上会unlock该mutex, 然后block,在目标条件满足后再重新lock该mutex, 然后返回.
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)
这是创建信号灯的API，其中value为信号灯的初值，pshared表示是否为多进程共享而不仅仅是用于一个进程。LinuxThreads没有实现 多进程共享信号灯，因此所有非0值的pshared输入都将使sem_init()返回-1，且置errno为ENOSYS。初始化好的信号灯由sem变 量表征，用于以下点灯、灭灯操作。
3． 获取灯值
int sem_getvalue(sem_t * sem, int * sval)
读取sem中的灯计数，存于*sval中，并返回0。
4． 其他
sem_wait()被实现为取消点，而且在支持原子”比较且交换”指令的体系结构上，sem_post()是唯一能用于异步信号处理函数的POSIX异步信号 安全的API。
这个时候,condition variable内裤外穿,从天而降,拯救了焦头烂额的你.
你首先定义一个condition variable.
pthread_cond_t cond_sum_ready=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
t0,t1,t2的代码只要后面加两行,像这样
int sem_destroy(sem_t * sem)
被注销的信号灯sem要求已没有线程在等待该信号灯，否则返回-1，且置errno为EBUSY。除此之外，LinuxThreads的信号灯 注销函数不做其他动作。
2． 点灯和灭灯
int sem_post(sem_t * sem)
点灯操作将信号灯值原子地加1，表示增加一个可访问的资源。
也就是说，信号量不一定是锁定某一个资源，而是流程上的概念，比如：有A,B两个线程，B线程要等A线程完成某一任务以后再进行自己下面的步骤，这个任务 并不一定是锁定某一资源，还可以是进行一些计算或者数据处理之类。而线程互斥量则是“锁住某一资源”的概念，在锁定期间内，其他线程无法对被保护的数据进 行操作。在有些情况下两者可以互换。
}
else
{
pthread_mutex_unlock(lock_s);
my_thread_sleep(100);
return OK;
}
}
}
这种办法有两个问题
1) sum在大多数情况下不会到达100,那么对t3的代码来说,大多数情况下,走的是else分支,只是lock和unlock,然后sleep().这浪费了CPU处理时间.
2) 为什么是while(sum<100),而不是if(sum<100) ?这是因为在pthread_cond_signal()和pthread_cond_wait()返回之间,有时间差,假设在这个时间差内,还有另外一 个线程t4又把sum减少到100以下了,那么t3在pthread_cond_wait()返回之后,显然应该再检查一遍sum的大小.这就是用 while的用意
add()
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
sum++;
pthread_mutex_unlo>=100)
pthread_cond_signal(&cond_sum_ready);
}
而t3的代码则是
add()
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
sum++;
pthread_mutex_unlock(lock_s);
}
如果操作比较复杂,假设线程t0,t1,t2的操作是sum++,而线程t3则是在sum到达100的时候,打印出一条信息,并对sum清零. 这种情况下,如果只用mutex, 则t3需要一个循环,每个循环里先取得lock_s,然后检查sum的状态,如果sum>=100,则打印并清零,然后unlock.如果sum& lt;100,则unlock,并sleep()本线程合适的一段时间.
互斥锁: 只要被锁住，其他任何线程都不可以访问被保护的资源
成功后否则就阻塞
以下是信号灯（量)的一些概念:
信号灯与互斥锁和条件变量的主要不同在于”灯”的概念，灯亮则意味着资源可用，灯灭则意味着不可用。如果说后两中同步方式侧重于”等待”操作，即资 源不可用的话，信号灯机制则侧重于点灯，即告知资源可用；没有等待线程的解锁或激发条件都是没有意义的，而没有等待灯亮的线程的点灯操作则有效，且能保持 灯亮状态。当然，这样的操作原语也意味着更多的开销。
2) 为了节省CPU处理时间,t3会在探测到sum没到达100的时候sleep()一段时间.这样却又带来另外一个问题,亦即t3响应速度下降.可能在sum到达200的时候,t4才会醒过来.
3) 这样,程序员在设置sleep()时间的时候陷入两难境地,设置得太短了节省不了资源,太长了又降低响应速度.真是难办啊!
信号量与线程互斥锁的区别linux 2009-09-24 18:34:50 阅读162 评论0 字号：大中小 订阅
援引CU上一篇帖子的内容：
“信号量用在多线程多任务同步的，一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作（大家都在semtake的时候，就阻塞在 哪里）。而互斥锁是用在多线程多任务互斥的，一个线程占用了某一个资源，那么别的线程就无法访问，直到这个线程unlock，其他的线程才开始可以利用这 个资源。比如对全局变量的访问，有时要加锁，操作完了，在解锁。有的时候锁和信号量会同时使用的”
这个时候,t0,t1,t2的代码不变,t3的代码如下
print()
{
while (1)
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
if(sum<100)
{
printf(“sum reach 100!”);
pthread_mutex_unlock(lock_s);
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
while(sum<100)
pthread_cond_wait(&cond_sum_ready, &lock_s);
printf(“sum is over 100!”);
sum=0;
pthread_mutex_unlock(lock_s);
int sem_wait(sem_t * sem)
int sem_trywait(sem_t * sem)
sem_wait()为等待灯亮操作，等待灯亮（信号灯值大于0），然后将信号灯原子地减1，并返回。sem_trywait()为sem_wait()的非阻塞版，如果信号灯计数大于0，则原子地减1并返回0，否则立即返回-1，errno置为EAGAIN。
信号灯的应用除了灯亮/灯灭这种二元灯以外，也可以采用大于1的灯数，以表示资源数大于1，这时可以称之为多元灯。
1． 创建和 注销
POSIX信号灯标准定义了有名信号灯和无名信号灯两种，但LinuxThreads的实现仅有无名灯，同时有名灯除了总是可用于多进程之间以外，在使用上与无名灯并没有很大的区别，因此下面仅就无名灯进行讨论。
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线程同步：何时互斥锁不够，还需要条件变量?
假设有共享的资源sum,与之相关联的mutex 是lock_s.假设每个线程对sum的操作很简单的,与sum的状态无关,比如只是sum++.那么只用mutex足够了.程序员只要确保每个线程操作 前,取得lock,然后sum++,再unlock即可.每个线程的代码将像这样