Linux 线程间同步

背景知识：

线程 (thread) 线程指代可执行代码的一部分
进程 (process) 指代可执行代码，可以包含多个线程

线程间同步的目的

解决多个线程读写同一个数据时，造成的数据错乱问题

线程间同步的方式

1. 互斥锁 (Mutex)

• 目的：保证同一时刻只有一段代码进入临界区进行操作。
• 做法：
  1. 第一段代码进入临界区之后，执行加锁操作。
  2. 进入临界区之前检查锁变量的bool值，如果为false则会放弃cpu等待进入挂起状态，保存上下文切换部分。
  3. 直到锁的状态发生改变时再唤醒，线程激活进行恢复上下文。
• 问题：由于存储、恢复上下文会带来一定的开销，不要在性能敏感的地方使用

2. 自旋锁 (spinlock)

• 目的：为了节约互斥锁存储恢复上下文的造成的开销。
• 做法：线程反复检查锁变量是否可用。

while (抢锁(lock)==没抢到) {
}

• 问题: 会造成忙等待。

3. 信号量 (Semaphore)

• 目的：不需要使用忙等待的方法。在信号量只有0或1的时候就是互斥锁。
• 做法：
  1. 创建一个同步对象作为信号量，该计数值范围为0到最大值。
  2. 线程对信号量等待 (wait) 时，计数值减一；线程对信号量释放 (release) 时，计数值加一。

会出现的问题

1. 死锁 (deadlock)

• 出现时机: 两个以上的线程，双方都在等待对方停止运行，以继续运行，但没有一方提前退出。

死锁示例：P1、P2两个进程都需要有R1、R2两个资源才能继续运行。P1拥有R2，需要R1才能继续运行；P2拥有R1，需要R2才能继续运行。都在互相等待，导致死锁。

2. 数据竞争 (race hazard)

• 出现时机：两个进程同时修改一个共享内容，没有并发控制的情况下，最后结果依赖于进程的执行顺序。并有可能会发生并发访问冲突。

参考文章

互斥锁，同步锁，临界区，互斥量，信号量，自旋锁之间联系是什么？
信号量wiki
死锁wiki
数据竞争wiki