在Linux操作系统中,线程是非常重要的概念,是操作系统中最重要的概念之一。然而,在实际应用程序中,线程问题经常会出现,例如线程安全问题、线程阻塞问题等等,这些问题会对系统稳定性和性能造成很大的影响。解决这些问题是Linux应用程序开发者必须要面对的问题之一。本文将讨论一些在Linux中解决线程问题的方法。
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一、线程问题的原因分析
线程问题的根源在于并发执行的场景下的竞态条件。当多个线程同时访问共享资源时,就会产生竞态条件。例如,两个线程可能同时读写同一个变量的值,这就会导致竞争条件。如果这个变量是一个共享资源,那么这种竞争条件就会造成系统稳定性受影响,并定期引发系统崩溃、死锁等问题。
二、线程问题的解决方法
1、使用线程同步
在并发执行的场景下,线程之间需要进行同步操作,以避免对共享资源的竞争条件。在Linux中,我们可以使用互斥锁、读写锁、条件变量等来实现线程同步。互斥锁用于保护临界区,提供了一种互斥锁机制,条件变量主要负责线程通信,读写锁则实现读写操作。
2、使用线程池
线程池是一种常用的解决线程问题的方法。它通过提前创建多个线程并放到一个线程池中,当有任务到达时,就可以将任务分配到线程池中的线程进行处理。这样做的好处在于,线程池中的线程可以重复利用,减少线程创建和销毁的开销,并且可以更好地管理线程数量。
3、避免线程阻塞
线程阻塞是Linux线程问题的一个重要表现形式。线程阻塞时,本质上是一种竞争条件的结果,因此需要采取措施避免它的产生。避免线程阻塞的方法有很多,例如使用非阻塞I/O、使用异步I/O等。
4、定时器和信号
定时器和信号是Linux中解决线程问题的常用方法之一。当我们需要对某个操作进行超时处理时,可以使用定时器;而当我们需要在一些紧急情况下通知线程,就可以使用信号。
三、
Linux中线程问题是开发者必须要面对的问题。在实际应用中,我们需要注意线程同步、线程池,以及避免线程阻塞等问题。通过使用互斥锁、读写锁、条件变量以及定时器和信号等方法,我们可以更好地管理线程,提高系统的性能和稳定性。
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sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);//打开已有的信号灯
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned value);//一般是创建信号灯。
期中name是信号灯的名字, oflag是0, O_CREAT 或者 O_CREAT | O_EXCL, 如果指定O_CREAT, 那么mode和value对应创建该信号的模式和初始值。 如果指定了O_EXCL, 而且该信号灯已经在系统中存在,那调用会出错返回SEM_FAILED常量。 对于Linux内核来说,有名信号灯是很晚才加入内核中的,创建或是打开有名信号时候,应该指定”/semname“名字,对应的信号灯创建在/dev/shm目录下,名字是/dev/shm/sem.semname. W, 用gcc/g++编译实用信号灯功能的程序时候,应该引用librt库,(e.g., g++ -lrt sem.cpp). 关闭已打开的信号灯,用sem_close(sem_t *sem). 关闭信号灯并不意味着系统会删除它,要删除一个信号灯,需要调用sem_unlink(sem_t *sem)。 有名信号灯一般是为了进程之间同步实用的。 无名信号唤清灯,一般是为一个进程内的不同线程之间同步使用的。 创建无名信号灯的方法如下:
sem_t sem;
sem_init(&sem, int shared, unsigned int value);//初始化信号灯。
……
sem_destroy(&sem);//清除信号灯。
(2)信号灯的使用和状态。
信号灯一般用来描述不同线程所共享的公共资源的数量,每一个信号灯都有一个叫做信号量的非负整数与之相连;信号量一般代表公共资源的数目,比如空闲列表中的缓冲区数目,视频中读入帧的数目,等等。对于一个线程可以用sem_wait, sem_post函数来改如缺变一个信号灯的信号量。
sem_wait(sem_t &sem);
sem_wait的语义如下:
{
while(信号量==0)
等待; //此处线程被挂起,等待其他线程调用sem_post唤醒之。
信号量减1;
}
注意:测试信号量是否为零,和减一的操作是原子的,也就是说期间不会发生线程切换。
与sem_wait对应的调用是sem_post,语义如下:
{
信号量加1;
唤醒等待该信号量的线程;//调用sem_wait并等待的线程。
}
该操作也是原子的。
信号灯的状态可以用sem_getvalue来查看。一般来说sem_wait和sem_post的调用不必在同一个线程内成对出现(象mutex那样,lock/unlock要配对出现)。 一般的情形是这样的,一个线程等待资源可用,调用sem_wait, 另外一个线程生成资源,然后调用sem_post,唤醒等待该资源的线程。因为信号灯和橡前所描述的是线程间公共资源,使用的时候一般和mutex一起使用,mutex保证访问公共资源的线程排他性,信号灯表示资源的可用性。
到sleep的时候,子线程1和2都已经起来了,和主线程没关系了
线程1先建立的,之一次可能是先被执行,以后就不好说了。这两个线程是并发执行的,先后可扒孙以忽略,就认为是同时执行的,也会是交叉执春简链行的,不能确定咐衫。
此时主线程和子线程2都处于待执行的状态 这个不能确定的,创建完1以后就创建2了,并不是睁敏一执行完以后才创建的2,先理解什么是多线程吧唯败,要是按照你说指早颤的这样的话,更本不需要多线程机制了,直接调用功能函数就行了。
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