一个经典的多线程同步问题

Posted 2020-08-15 蒲公英110

上一篇《秒杀多线程第三篇原子操作 Interlocked系列函数》中介绍了原子操作在多进程中的作用，现在来个复杂点的。这个问题涉及到线程的同步和互斥，是一道非常有代表性的多线程同步问题，如果能将这个问题搞清楚，那么对多线程同步也就打下了良好的基础。

 

程序描述：

主线程启动10个子线程并将表示子线程序号的变量地址作为参数传递给子线程。子线程接收参数 -> sleep(50) -> 全局变量++ -> sleep(0) -> 输出参数和全局变量。

要求：

1．子线程输出的线程序号不能重复。

2．全局变量的输出必须递增。

下面画了个简单的示意图：

分析下这个问题的考察点，主要考察点有二个：

1．主线程创建子线程并传入一个指向变量地址的指针作参数，由于线程启动须要花费一定的时间，所以在子线程根据这个指针访问并保存数据前，主线程应等待子线程保存完毕后才能改动该参数并启动下一个线程。这涉及到主线程与子线程之间的同步。

2．子线程之间会互斥的改动和输出全局变量。要求全局变量的输出必须递增。这涉及到各子线程间的互斥。

 

下面列出这个程序的基本框架，可以在此代码基础上进行修改和验证。

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1. //经典线程同步互斥问题  
2. #include <stdio.h>  
3. #include <process.h>  
4. #include <windows.h>  
5.   
6. long g_nNum; //全局资源  
7. unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //线程函数  
8. const int THREAD_NUM = 10; //子线程个数  
9.   
10. int main()  
11. {  
12.     g_nNum = 0;  
13.     HANDLE  handle[THREAD_NUM];  
14.       
15.     int i = 0;  
16.     while (i < THREAD_NUM)   
17.     {  
18.         handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Fun, &i, 0, NULL);  
19.         i++;//等子线程接收到参数时主线程可能改变了这个i的值  
20.     }  
21.     //保证子线程已全部运行结束  
22.     WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);    
23.     return 0;  
24. }  
25.   
26. unsigned int __stdcall Fun(void *pPM)  
27. {  
28. //由于创建线程是要一定的开销的，所以新线程并不能第一时间执行到这来  
29.     int nThreadNum = *(int *)pPM; //子线程获取参数  
30.     Sleep(50);//some work should to do  
31.     g_nNum++;  //处理全局资源  
32.     Sleep(0);//some work should to do  
33.     printf("线程编号为%d  全局资源值为%d\n", nThreadNum, g_nNum);  
34.     return 0;  
35. }  

运行结果可以参考下列图示，强烈建议读者亲自试一试。

图1

图2

图3

可以看出，运行结果完全是混乱和不可预知的。本系列将会运用Windows平台下各种手段包括关键段，事件，互斥量，信号量等等来解决这个问题并作一份全面的总结，敬请关注。

 

《秒杀多线程第五篇 经典线程同步 关键段CS》已经发布，欢迎参阅。

《秒杀多线程第六篇 经典线程同步 事件Event》已经发布，欢迎参阅。

《秒杀多线程第七篇 经典线程同步 互斥量Mutex》已经发布，欢迎参阅。

《秒杀多线程第八篇 经典线程同步 信号量Semaphore》已经发布，欢迎参阅。 

 

 

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