Linux 多线程编程(二)2019-08-10

Posted 2023-03-16

参考技术A

三种专门用于线程同步的机制:POSIX信号量,互斥量和条件变量.

在Linux上信号量API有两组,一组是System V IPC信号量,即PV操作,另外就是POSIX信号量,POSIX信号量的名字都是以sem_开头.

phshared参数指定信号量的类型,若其值为0,就表示这个信号量是当前进程的局部信号量,否则该信号量可以在多个进程之间共享.value值指定信号量的初始值,一般与下面的sem_wait函数相对应.

其中比较重要的函数sem_wait函数会以原子操作的方式将信号量的值减一,如果信号量的值为零,则sem_wait将会阻塞,信号量的值可以在sem_init函数中的value初始化;sem_trywait函数是sem_wait的非阻塞版本;sem_post函数将以原子的操作对信号量加一,当信号量的值大于0时,其他正在调用sem_wait等待信号量的线程将被唤醒.
这些函数成功时返回0,失败则返回-1并设置errno.

生产者消费者模型:
生产者对应一个信号量:sem_t producer;
消费者对应一个信号量:sem_t customer;
sem_init(&producer,2)----生产者拥有资源,可以工作;
sem_init(&customer,0)----消费者没有资源,阻塞;

在访问公共资源前对互斥量设置（加锁），确保同一时间只有一个线程访问数据，在访问完成后再释放（解锁）互斥量.
互斥锁的运行方式:串行访问共享资源;
信号量的运行方式:并行访问共享资源;
互斥量用pthread_mutex_t数据类型表示，在使用互斥量之前，必须使用pthread_mutex_init函数对它进行初始化，注意，使用完毕后需调用pthread_mutex_destroy.

pthread_mutex_init用于初始化互斥锁，mutexattr用于指定互斥锁的属性，若为NULL，则表示默认属性。除了用这个函数初始化互斥所外，还可以用如下方式初始化：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER。
pthread_mutex_destroy用于销毁互斥锁，以释放占用的内核资源，销毁一个已经加锁的互斥锁将导致不可预期的后果。

pthread_mutex_lock以原子操作给一个互斥锁加锁。如果目标互斥锁已经被加锁，则pthread_mutex_lock则被阻塞，直到该互斥锁占有者把它给解锁.
pthread_mutex_trylock和pthread_mutex_lock类似，不过它始终立即返回，而不论被操作的互斥锁是否加锁，是pthread_mutex_lock的非阻塞版本.当目标互斥锁未被加锁时，pthread_mutex_trylock进行加锁操作；否则将返回EBUSY错误码。注意：这里讨论的pthread_mutex_lock和pthread_mutex_trylock是针对普通锁而言的，对于其他类型的锁，这两个加锁函数会有不同的行为.
pthread_mutex_unlock以原子操作方式给一个互斥锁进行解锁操作。如果此时有其他线程正在等待这个互斥锁，则这些线程中的一个将获得它.

三个打印机轮流打印:

输出结果:

如果说互斥锁是用于同步线程对共享数据的访问的话,那么条件变量就是用于在线程之间同步共享数据的值.条件变量提供了一种线程之间通信的机制:当某个共享数据达到某个值时,唤醒等待这个共享数据的线程.
条件变量会在条件不满足的情况下阻塞线程.且条件变量和互斥量一起使用，允许线程以无竞争的方式等待特定的条件发生.

其中pthread_cond_broadcast函数以广播的形式唤醒所有等待目标条件变量的线程,pthread_cond_signal函数用于唤醒一个等待目标条件变量线程.但有时候我们可能需要唤醒一个固定的线程,可以通过间接的方法实现:定义一个能够唯一标识目标线程的全局变量,在唤醒等待条件变量的线程前先设置该变量为目标线程,然后采用广播的方式唤醒所有等待的线程,这些线程被唤醒之后都检查该变量以判断是否是自己.

采用条件变量+互斥锁实现生产者消费者模型:

运行结果:

阻塞队列+生产者消费者

运行结果:

linux套接字编程之多进程多线程练习

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一.概述：本次练习的是linux下的TAP/IP套接字多进程与多线程编程，功能只实现了对话。话不多说，直接上代码。

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二.多进程：

server.c：

1 /****************************************
  2     > File Name:server.c
  3     > Author:xiaoxiaohui
  4     > mail:[email protected]
  5     > Created Time:2016年05月15日 星期日 16时06分03秒
  6 ****************************************/
  7 
  8 #include<stdio.h>
  9 #include<stdlib.h>                                                                                                                        
 10 #include<sys/types.h>
 11 #include<sys/socket.h>
 12 #include<unistd.h>
 13 #include <arpa/inet.h>
 14 #include<netinet/in.h>
 15 #include<fcntl.h>
 16 #include<string.h>
 17 #include<fcntl.h>
 18 
 19 #define LEN 1024
 20 const int PORT = 8080;
 21 int listenSock, linkSock;
 22 struct sockaddr_in lockal;
 23 struct sockaddr_in client;
 24 char buf[LEN];
 25 
 26 
 27 void ListenSock()    //建立一个已链接套接字
 28 {
 29     listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   //返回一个文件描述符
 30 
 31     lockal.sin_family = AF_INET;
 32     lockal.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    //适合多网卡
 33     lockal.sin_port = htons(PORT);
 34     if( bind(listenSock, (struct sockaddr*)&lockal, sizeof(lockal)) < 0)   //绑定本地地址
 35     {
 36         perror("bind");
 37         exit(0);
 38     }
 39 
 40     if( listen(listenSock, 5) < 0)    //进入监听状态
 41     {
 42         perror("listen");
 43         exit(1);
 44     }
 45 }
 46 
 47 void LinkSock()
 48 {
 49     int size = sizeof(lockal);
 50     linkSock = accept(listenSock, (struct sockaddr*)&client, &size);  //创建一个已链接套接字
 51     if(linkSock < 0)
 52     {
 53         perror("accept");
 54     }
 55     else
 56     {
 57         printf("connect success ip is :%s port is : %d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
 58     }
 59 }
 60 
 61 int main()
 62 {
 63     ListenSock();
 64     while(1)
 65     {
 66         LinkSock();
 67 
 68         pid_t pid = fork();
 69 
 70         if(pid == 0)
 71         {
 72             close(listenSock);
 73             while(1)
 74             {
 75                 int ret = 0;                                                                                                              
 76                 ret = read(linkSock, buf, LEN);
 77                 buf[ret] = ‘\0‘;
 78                 printf("client->ip:%s port: %d  #%s\n",inet_ntoa(client.sin_addr), 79                         ntohs(client.sin_port), buf);
 80             }
 81         }
 82         else if(pid > 0)
 83         {
 84             close(linkSock);
 85         }
 86         else
 87         {
 88             perror("fork");
 89             continue;
 90         }
 91     }
 92 
 93     return 0;
 94 }
 95 
 96

client.c：

 1 /****************************************                                                                                                 
  2     > File Name:client.c
  3     > Author:xiaoxiaohui
  4     > mail:[email protected]
  5     > Created Time:2016年05月15日 星期日 16时48分21秒
  6 ****************************************/
  7 
  8 
  9 #include<stdio.h>
 10 #include<stdlib.h>
 11 #include<sys/types.h>
 12 #include<sys/socket.h>
 13 #include<unistd.h>
 14 #include <arpa/inet.h>
 15 #include<netinet/in.h>
 16 #include<fcntl.h>
 17 #include<string.h>
 18 #include<fcntl.h>
 19 const int PORT = 8080;
 20 const int LEN = 1024;
 21 int clientSock;
 22 struct sockaddr_in server;
 23 
 24 
 25 
 26 void LinkSock()  //创建一个以链接套接字
 27 {
 28     clientSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 29 
 30     server.sin_family = AF_INET;
 31     server.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 32     server.sin_port = htons(PORT);
 33     if( connect(clientSock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)
 34     {
 35         perror("connect");
 36         exit(0);
 37     }
 38     else
 39     {
 40         printf("connect success!   ip:%s  port:%d\n", inet_ntoa(server.sin_addr), ntohs(server.sin_port));
 41     }
 42 }
 43 
 44 int main()
 45 {
 46 
 47     char buf[LEN];
 48     LinkSock();     //得到一个已链接套接字
 49 
 50     while(1)
 51     {
 52         int ret = 0;
 53         printf("请选择->");
 54         gets(buf);
 55 
 56         write(clientSock, buf, strlen(buf));     //把选择的命令发到服务器
 57 
 58         //memset(buf, ‘\0‘, LEN);
 59         //ret = read(clientSock, buf, LEN - 1 );   //接受服务器的信息
 60         //buf[ret] = ‘\0‘;
 61         //printf("%s", buf);
 62         //printf("\n");
 63     }
 64 
 65     return 0;
 66 }
 67

执行结果：

---

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三.多线程：

server.c：

 1 /****************************************                                                                                                 
  2     > File Name:server.c
  3     > Author:xiaoxiaohui
  4     > mail:[email protected]
  5     > Created Time:2016年05月15日 星期日 16时06分03秒
  6 ****************************************/
  7 
  8 #include<stdio.h>
  9 #include<stdlib.h>
 10 #include<sys/types.h>
 11 #include<sys/socket.h>
 12 #include<unistd.h>
 13 #include <arpa/inet.h>
 14 #include<netinet/in.h>
 15 #include<fcntl.h>
 16 #include<string.h>
 17 #include<fcntl.h>
 18 #include<pthread.h>
 19 
 20 #define LEN 1024
 21 const int PORT = 8080;
 22 int listenSock, linkSock;
 23 struct sockaddr_in lockal;
 24 struct sockaddr_in client;
 25 char buf[LEN];
 26 
 27 
 28 void ListenSock()    //建立一个已链接套接字
 29 {
 30     listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   //返回一个文件描述符
 31 
 32     lockal.sin_family = AF_INET;
 33     lockal.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    //适合多网卡
 34     lockal.sin_port = htons(PORT);
 35     if( bind(listenSock, (struct sockaddr*)&lockal, sizeof(lockal)) < 0)   //绑定本地地址
 36     {
 37         perror("bind");
 38         exit(0);
 39     }
 40 
 41     if( listen(listenSock, 5) < 0)    //进入监听状态
 42     {
 43         perror("listen");
 44         exit(1);
 45     }
 46 }
 47 
 48 void LinkSock()
 49 {
 50     int size = sizeof(lockal);
 51     linkSock = accept(listenSock, (struct sockaddr*)&client, &size);  //创建一个已链接套接字
 52     if(linkSock < 0)
 53     {
 54         perror("accept");
 55     }
 56     else
 57     {
 58         printf("connect success ip is :%s port is : %d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
 59     }
 60 }
 61 
 62 void* RecvMessage(void* ptr)
 63 {
 64     while(1)
 65     {
 66         int ret = 0;
 67         ret = read(linkSock, buf, LEN);
 68         buf[ret] = ‘\0‘;
 69         printf("client->ip:%s port: %d  #%s\n",inet_ntoa(client.sin_addr), 70         ntohs(client.sin_port), buf);
 71     }
 72     return NULL;
 73 }
 74 
 75 int main()                                                                                                                                
 76 {
 77     ListenSock();
 78     while(1)
 79     {
 80         LinkSock();
 81 
 82         pthread_t tid;
 83         int err = pthread_create(&tid, NULL, RecvMessage, NULL);
 84         pthread_detach(tid);
 85     }
 86 
 87     return 0;
 88 }
 89 
 90

client.c：

1 /****************************************                                                                                                 
  2     > File Name:client.c
  3     > Author:xiaoxiaohui
  4     > mail:[email protected]
  5     > Created Time:2016年05月15日 星期日 16时48分21秒
  6 ****************************************/
  7 
  8 
  9 #include<stdio.h>
 10 #include<stdlib.h>
 11 #include<sys/types.h>
 12 #include<sys/socket.h>
 13 #include<unistd.h>
 14 #include <arpa/inet.h>
 15 #include<netinet/in.h>
 16 #include<fcntl.h>
 17 #include<string.h>
 18 #include<fcntl.h>
 19 const int PORT = 8080;
 20 const int LEN = 1024;
 21 int clientSock;
 22 struct sockaddr_in server;
 23 
 24 
 25 
 26 void LinkSock()  //创建一个以链接套接字
 27 {
 28     clientSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 29 
 30     server.sin_family = AF_INET;
 31     server.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 32     server.sin_port = htons(PORT);
 33     if( connect(clientSock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)
 34     {
 35         perror("connect");
 36         exit(0);
 37     }
 38     else
 39     {
 40         printf("connect success!   ip:%s  port:%d\n", inet_ntoa(server.sin_addr), ntohs(server.sin_port));
 41     }
 42 }
 43 
 44 int main()
 45 {
 46 
 47     char buf[LEN];
 48     LinkSock();     //得到一个已链接套接字
 49 
 50     while(1)
 51     {
 52         int ret = 0;
 53         printf("请选择->");
 54         gets(buf);
 55 
 56         write(clientSock, buf, strlen(buf));     //把选择的命令发到服务器
 57 
 58         //memset(buf, ‘\0‘, LEN);
 59         //ret = read(clientSock, buf, LEN - 1 );   //接受服务器的信息
 60         //buf[ret] = ‘\0‘;
 61         //printf("%s", buf);
 62         //printf("\n");
 63     }
 64 
 65     return 0;
 66 }
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执行结果：

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