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信號(hào)量和互斥鎖的區(qū)別
互斥量用于線程的互斥，信號(hào)量用于線程的同步。
這是互斥量和信號(hào)量的根本區(qū)別，也就是互斥和同步之間的區(qū)別。
互斥：是指某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)，具有唯一性和排它性。但互斥無(wú)法限制訪問(wèn)者對(duì)資源的訪問(wèn)順序，即訪問(wèn)是無(wú)序的。
同步：是指在互斥的基礎(chǔ)上（大多數(shù)情況），通過(guò)其它機(jī)制實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)者對(duì)資源的有序訪問(wèn)。在大多數(shù)情況下，同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了互斥，特別是所有寫(xiě)入資源的情況必定是互斥的。少數(shù)情況是指可以允許多個(gè)訪問(wèn)者同時(shí)訪問(wèn)資源
互斥量值只能為0/1，信號(hào)量值可以為非負(fù)整數(shù)。
也就是說(shuō)，一個(gè)互斥量只能用于一個(gè)資源的互斥訪問(wèn)，它不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)資源的多線程互斥問(wèn)題。信號(hào)量可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)同類資源的多線程互斥和同步。當(dāng)信號(hào)量為單值信號(hào)量是，也可以完成一個(gè)資源的互斥訪問(wèn)。
互斥量的加鎖和解鎖必須由同一線程分別對(duì)應(yīng)使用，信號(hào)量可以由一個(gè)線程釋放，另一個(gè)線程得到。
讀者優(yōu)先
使用互斥鎖來(lái)確保同一時(shí)間只能一個(gè)進(jìn)程寫(xiě)文件，實(shí)現(xiàn)互斥。使用信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)資源的同步。
首先，寫(xiě)者的代碼應(yīng)該是這樣一種形式，才能保證同一時(shí)刻只有一個(gè)寫(xiě)者修改數(shù)據(jù)。
考慮到寫(xiě)者對(duì)讀者的影響是：當(dāng)任何讀者想讀時(shí)，寫(xiě)者都必須被阻塞；并且，讀者阻塞了寫(xiě)者并停止阻塞之前，后續(xù)的任何寫(xiě)者都會(huì)讀者優(yōu)先于執(zhí)行。這就如同有一個(gè)讀者隊(duì)列，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)讀者入隊(duì)時(shí)，寫(xiě)者完全被阻塞，直到最后一個(gè)讀者離開(kāi)隊(duì)列。
據(jù)此，可以用 readerCnt來(lái)統(tǒng)計(jì)讀者的數(shù)量，而用信號(hào)量 sem_read來(lái)互斥各線程對(duì) readerCnt的訪問(wèn)。
/*
* 多線程，讀者優(yōu)先
*/
#include “stdio.h”
#include
#include
#include
#define N_WRITER 30 //寫(xiě)者數(shù)目
#define N_READER 5 //讀者數(shù)目
#define W_SLEEP 1 //控制寫(xiě)頻率
#define R_SLEEP 1 //控制讀頻率
pthread_t wid［N_WRITER］，rid［N_READER］;
pthread_mutex_t mutex_write;//同一時(shí)間只能一個(gè)人寫(xiě)文件，互斥
sem_t sem_read;//同一時(shí)間只能有一個(gè)人訪問(wèn) readerCnt
int data = 0;
int readerCnt = 0;
void write（）
{
int rd = rand（）;
printf（“write %d\n”，rd）;
data = rd;
}
void read（）
{
printf（“read %d\n”，data）;
}
void * writer（void * in）
{
// while（1）
// {
pthread_mutex_lock（&mutex_write）;
printf（“寫(xiě)線程id%d進(jìn)入數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
write（）;
printf（“寫(xiě)線程id%d退出數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
pthread_mutex_unlock（&mutex_write）;
sleep（W_SLEEP）;
// }
pthread_exit（（void *） 0）;
}
void * reader （void * in）
{
// while（1）
// {
sem_wait（&sem_read）;
readerCnt++;
if（readerCnt == 1）{
pthread_mutex_lock（&mutex_write）;
}
sem_post（&sem_read）;
printf（“讀線程id%d進(jìn)入數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
read（）;
printf（“讀線程id%d退出數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
sem_wait（&sem_read）;
readerCnt--;
if（readerCnt == 0）{
pthread_mutex_unlock（&mutex_write）;
}
sem_post（&sem_read）;
sleep（R_SLEEP）;
// }
pthread_exit（（void *） 0）;
}
int main（）
{
printf（“多線程，讀者優(yōu)先\n”）;
pthread_mutex_init（&mutex_write，NULL）;
sem_init（&sem_read，0，1）;
int i = 0;
for（i = 0; i 《 N_WRITER; i++）
{
pthread_create（&wid［i］，NULL，writer，NULL）;
}
for（i = 0; i 《 N_READER; i++）
{
pthread_create（&rid［i］，NULL，reader，NULL）;
}
sleep（1）;
return 0;
}
讀者優(yōu)先
為了更明顯的看到效果，在main函數(shù)中創(chuàng)建了20個(gè)寫(xiě)者和5個(gè)讀者。注意編譯時(shí)要加上-lpthread指定庫(kù)。
寫(xiě)者優(yōu)先
寫(xiě)者優(yōu)先與讀者優(yōu)先的不同是：如果讀者來(lái)，有寫(xiě)者等待，但有其他讀者正在讀，新讀者等。
使用兩個(gè)互斥鎖mutex_write，mutex_read和兩個(gè)信號(hào)量sem_read，sem_write來(lái)確保訪問(wèn)資源的互斥和同步。
#include “stdio.h”
#include
#include
#include
#define N_WRITER 5 //寫(xiě)者數(shù)目
#define N_READER 20 //讀者數(shù)目
#define W_SLEEP 1 //控制寫(xiě)頻率
#define R_SLEEP 0.5 //控制讀頻率
pthread_t wid［N_WRITER］，rid［N_READER］;
int data = 0;
int readerCnt = 0， writerCnt = 0;
pthread_mutex_t sem_read;
pthread_mutex_t sem_write;
pthread_mutex_t mutex_write;
pthread_mutex_t mutex_read;
void write（）
{
int rd = rand（）;
printf（“write %d\n”，rd）;
data = rd;
}
void read（）
{
printf（“read %d\n”，data）;
}
void * writer（void * in）
{
// while（1）
// {
sem_wait（&sem_write）;
{//臨界區(qū)，希望修改 writerCnt，獨(dú)占 writerCnt
writerCnt++;
if（writerCnt == 1）{
//阻止后續(xù)的讀者加入待讀隊(duì)列
pthread_mutex_lock（&mutex_read）;
}
}
sem_post（&sem_write）;
pthread_mutex_lock（&mutex_write）;
{//臨界區(qū)，限制只有一個(gè)寫(xiě)者修改數(shù)據(jù)
printf（“寫(xiě)線程id%d進(jìn)入數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
write（）;
printf（“寫(xiě)線程id%d退出數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
}
pthread_mutex_unlock（&mutex_write）;
sem_wait（&sem_write）;
{//臨界區(qū)，希望修改 writerCnt，獨(dú)占 writerCnt
writerCnt--;
if（writerCnt == 0）{
//阻止后續(xù)的讀者加入待讀隊(duì)列
pthread_mutex_unlock（&mutex_read）;
}
}
sem_post（&sem_write）;
sleep（W_SLEEP）;
// }
pthread_exit（（void *） 0）;
}
void * reader （void * in）
{
// while（1）
// {
//假如寫(xiě)者鎖定了mutex_read，那么成千上萬(wàn)的讀者被鎖在這里
pthread_mutex_lock（&mutex_read）;//只被一個(gè)讀者占有
{//臨界區(qū)
sem_wait（&sem_read）;//代碼段 1
{//臨界區(qū)
readerCnt++;
if（readerCnt == 1）{
pthread_mutex_lock（&mutex_write）;
}
}
sem_post（&sem_read）;
}
pthread_mutex_unlock（&mutex_read）;//釋放時(shí)，寫(xiě)者將優(yōu)先獲得mutex_read
printf（“讀線程id%d進(jìn)入數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
read（）;
printf（“讀線程id%d退出數(shù)據(jù)集\n”，pthread_self（））;
sem_wait（&sem_read）;//代碼段2
{//臨界區(qū)
readerCnt--;
if（readerCnt == 0）{
pthread_mutex_unlock（&mutex_write）;//在最后一個(gè)并發(fā)讀者讀完這里開(kāi)始禁止寫(xiě)者執(zhí)行寫(xiě)操作
}
}
sem_post（&sem_read）;
sleep（R_SLEEP）;
// }
pthread_exit（（void *） 0）;
}
int main（）
{
printf（“多線程，寫(xiě)者優(yōu)先\n”）;
pthread_mutex_init（&mutex_write，NULL）;
pthread_mutex_init（&mutex_read，NULL）;
sem_init（&sem_write，0，1）;
sem_init（&sem_read，0，1）;
int i = 0;
for（i = 0; i 《 N_READER; i++）
{
pthread_create（&rid［i］，NULL，reader，NULL）;
}
for（i = 0; i 《 N_WRITER; i++）
{
pthread_create（&wid［i］，NULL，writer，NULL）;
}
sleep（1）;
return 0;
}
寫(xiě)者優(yōu)先
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評(píng)論