同步方式有：1、互斥锁，是一个特殊全局变量，拥有lock和unlock两种状态，unlock互斥锁可由某个线程获得，当互斥锁由某个线程持有后，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程有权力打开该锁；2、自旋锁，就是一个死循环，不停的轮询；3、信号量，是一个计数器，用于控制访问有限共享资源的线程数；4、条件变量；5、读写锁；6、屏障，是用户协调多个线程并行工作的同步机制。

本教程操作环境：linux7.3系统、Dell G3电脑。

线程同步指的是当一个线程在对某个临界资源进行操作时，其他线程都不可以对这个资源进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能操作，也就是协同步调，让线程按预定的先后次序进行运行。线程同步的方法有6种：互斥锁、自旋锁、信号量、条件变量、读写锁、屏障。

linux线程同步的方法

下面是一个线程不安全的例子：

#include
#include

int ticket_num=10000000;

void *sell_ticket(void *arg) {
    while(ticket_num>0) {
	ticket_num--;
    }
}

int main() {
    pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t3, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    printf("ticket_num=%d\n", ticket_num);
    return 0;
}

运行结果如下：

# gcc no_lock_demo.c -o no_lock_demo.out -pthread
# ./no_lock_demo.out 
ticket_num=-2

最后运行的结果不是固定的，有可能是0、-1，如果有这个ticket_num变量代表是库存的话，那么就会出现库存为负数的情况，所以需要引入线程同步来保证线程安全。

Linux下提供了多种方式来处理线程同步，最常用的是互斥锁、自旋锁、信号量。

1、互斥锁

互斥锁本质就是一个特殊的全局变量，拥有lock和unlock两种状态，unlock的互斥锁可以由某个线程获得，当互斥锁由某个线程持有后，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程有权力打开该锁，其他想要获得该互斥锁的线程都会阻塞，直到互斥锁被解锁。

互斥锁的类型：

• 普通锁（PTHREAD_MUTEX_NORMAL）：互斥锁默认类型。当一个线程对一个普通锁加锁以后，其余请求该锁的线程将形成一个 等待队列，并在该锁解锁后按照优先级获得它，这种锁类型保证了资源分配的公平性。一个 线程如果对一个已经加锁的普通锁再次加锁，将引发死锁；对一个已经被其他线程加锁的普 通锁解锁，或者对一个已经解锁的普通锁再次解锁，将导致不可预期的后果。

• 检错锁（PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK）：一个线程如果对一个已经加锁的检错锁再次加锁，则加锁操作返回EDEADLK；对一个已 经被其他线程加锁的检错锁解锁或者对一个已经解锁的检错锁再次解锁，则解锁操作返回 EPERM。

• 嵌套锁（PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE）：该锁允许一个线程在释放锁之前多次对它加锁而不发生死锁；其他线程要获得这个锁，则当前锁的拥有者必须执行多次解锁操作；对一个已经被其他线程加锁的嵌套锁解锁，或者对一个已经解锁的嵌套锁再次解锁，则解锁操作返回EPERM。

• 默认锁（PTHREAD_MUTEX_ DEFAULT）：一个线程如果对一个已经加锁的默认锁再次加锁，或者虽一个已经被其他线程加锁的默 认锁解锁，或者对一个解锁的默认锁解锁，将导致不可预期的后果；这种锁实现的时候可能 被映射成上述三种锁之一。

相关方法：

// 静态方式创建互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 

// 动态方式创建互斥锁，其中参数mutexattr用于指定互斥锁的类型，具体类型见上面四种，如果为NULL，就是普通锁。
int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t* mutex,const pthread_mutexattr_t* mutexattr);

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); // 加锁，阻塞
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); // 尝试加锁，非阻塞
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); // 解锁

例子：

#include
#include

int ticket_num=10000000;

pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *sell_ticket(void *arg) {
    while(ticket_num>0) {
	pthread_mutex_lock(&mutex);
	if(ticket_num>0) {
	    ticket_num--;
	}
	pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
}

int main() {
    pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t3, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    printf("ticket_num=%d\n", ticket_num);
    return 0;
}

2、自旋锁

自旋锁顾名思义就是一个死循环，不停的轮询，当一个线程未获得自旋锁时，不会像互斥锁一样进入阻塞休眠状态，而是不停的轮询获取锁，如果自旋锁能够很快被释放，那么性能就会很高，如果自旋锁长时间不能够被释放，甚至里面还有大量的IO阻塞，就会导致其他获取锁的线程一直空轮询，导致CPU使用率达到100%，特别CPU时间。

相关方法：

int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared); // 创建自旋锁

int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock); // 加锁，阻塞
int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock); // 尝试加锁，非阻塞
int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock); // 解锁

例子：

#include
#include

int ticket_num=10000000;

pthread_spinlock_t spinlock;

void *sell_ticket(void *arg) {
    while(ticket_num>0) {
	pthread_spin_lock(&spinlock);
	if(ticket_num>0) {
	    ticket_num--;
	}
	pthread_spin_unlock(&spinlock);
    }
}

int main() {
    pthread_spin_init(&spinlock, 0);
    pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t3, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    printf("ticket_num=%d\n", ticket_num);
    return 0;
}

3、信号量

信号量是一个计数器，用于控制访问有限共享资源的线程数。

相关方法：

// 创建信号量
// pshared：一般取0，表示调用进程的信号量。非0表示该信号量可以共享内存的方式，为多个进程所共享(Linux暂不支持)。
// value：信号量的初始值，可以并发访问的线程数。
int sem_init (sem_t* sem, int pshared, unsigned int value);

int sem_wait (sem_t* sem); // 信号量减1，信号量为0时就会阻塞

int sem_trywait (sem_t* sem); // 信号量减1，信号量为0时返回-1，不阻塞

int sem_timedwait (sem_t* sem, const struct timespec* abs_timeout); // 信号量减1，信号量为0时阻塞，直到abs_timeout超时返回-1

int sem_post (sem_t* sem); // 信号量加1

例子：

#include
#include
#include 

int ticket_num=10000000;

sem_t sem;

void *sell_ticket(void *arg) {
    while(ticket_num>0) {
	sem_wait(&sem);
	if(ticket_num>0) {
	    ticket_num--;
	}
	sem_post(&sem);
    }
}

int main() {
    sem_init(&sem, 0, 1); // value=1表示最多1个线程同时访问共享资源，与互斥量等价
    pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_create(&t3, NULL, &sell_ticket, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    printf("ticket_num=%d\n", ticket_num);
    return 0;
}

4、条件变量

条件变量可以让调用线程在满足特定条件的情况下运行，不满足条件时阻塞等待被唤醒，必须与互斥锁搭配使用。

条件变量常用于生产者与消费者模型。

相关方法：

pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 创建条件变量，一个互斥锁可以对应多个条件变量

int pthread_cond_wait (pthread_cond_t* cond,pthread_mutex_t* mutex); // 阻塞等待条件满足，同时释放互斥锁mutex

int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t* cond,
    pthread_mutex_t* mutex,
    const struct timespec* abstime); // 带超时的阻塞等待条件满足，同时释放互斥锁mutex

// 从条件变量cond中唤出一个线程，令其重新获得原先的互斥锁
// 被唤出的线程此刻将从pthread_cond_wait函数中返回，但如果该线程无法获得原先的锁，则会继续阻塞在加锁上。
int pthread_cond_signal (pthread_cond_t* cond);

// 从条件变量cond中唤出所有线程
int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t* cond);

例子：

#include
#include

int max_buffer=10;
int count=0;

pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t notempty=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t notfull=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void *produce(void *args) {
    while(1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while(count == max_buffer) {
            printf("buffer is full, wait...\n");
            pthread_cond_wait(¬full, &mutex);
        }
        printf("produce ...\n");
        count++;
        sleep(1);
        pthread_cond_signal(¬empty);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

}

void *consumer(void *args) {
    while(1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while(count == 0) {
            printf("buffer is empty, wait...\n");
            pthread_cond_wait(¬empty, &mutex);
        }
        printf("consumer ...\n");
        count--;
        sleep(1);
        pthread_cond_signal(¬full);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

}

int main() {
    pthread_t t1,t2,t3,t4;
    pthread_create(&t1, NULL, &produce, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &produce, NULL);

    pthread_create(&t3, NULL, &consumer, NULL);
    pthread_create(&t4, NULL, &consumer, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    return 0;
}

5、读写锁

读写锁可以有三种状态：读模式下加锁状态，写模式下加锁状态，不加锁状态。一次只有一个线程可以占有写模式的读写锁，但是多个线程可以同时占有读模式的读写锁。读写锁也叫做共享-独占锁，当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的，当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的，读读共享，读写互斥。

相关方法：

// 创建读写锁
pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 加读锁，阻塞
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 加写锁，阻塞
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 释放读锁或者写锁

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 尝试加读锁，非阻塞
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 尝试加写锁，非阻塞

例子：

#include 
#include 

pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

void *read(void *arg) {
    while(1) {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
        rintf("read message.\n");
        sleep(1);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(1);
    }
}
void *write(void *arg) {
    while(1) {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        printf("write message.\n");
        sleep(1);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(1);
    }
}

int main(int argc,char *argv[]) {
    pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1, NULL, &read, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &read, NULL);

    pthread_create(&t3, NULL, &write, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    return 0;
}

6、屏障

屏障（barrier)是用户协调多个线程并行工作的同步机制。屏障允许每个线程等待，直到所有的合作线程都到达某一点，然后所有线程都从该点继续执行。pthread_join函数就是一种屏障，允许一个线程等待，直到另一个线程退出。但屏障对象的概念更广，允许任意数量的线程等待，直到所有的线程完成处理工作，而线程不需要退出，当所有的线程达到屏障后可以接着工作。

相关方法：

// 创建屏障
int pthread_barrier_init(pthread_barrier_t *barrier,const pthread_barrrierattr_t *attr,unsigned int count)

// 阻塞等待，直到所有线程都到达
int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t *barrier)

例子：

#include 
#include 

pthread_barrier_t barrier;

void *go(void *arg){
    sleep (rand () % 10);
    printf("%lu is arrived.\n", pthread_self());
    pthread_barrier_wait(&barrier);
    printf("%lu go shopping...\n", pthread_self());
}

int main() {
    pthread_barrier_init(&barrier, NULL, 3);

    pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1, NULL, &go, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, &go, NULL);
    pthread_create(&t3, NULL, &go, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    return 0;
}

相关推荐：《Linux视频教程》

# linux  # 信号量  # 互斥  # 加锁  # 解锁  # 多个  # 是一个  # 死锁  # 就会  # 锁住  # 量为 

相关栏目： 【 网站优化151355 】 【 网络推广146373 】 【 网络技术251813 】 【 AI营销90571 】

相关推荐： 如何在HTML表单中获取用户输入并用JavaScript动态控制复利计算循环  Laravel如何使用Facades（门面）及其工作原理_Laravel门面模式与底层机制  如何用免费手机建站系统零基础打造专业网站？  中国移动官方网站首页入口 中国移动官网网页登录  b2c电商网站制作流程,b2c水平综合的电商平台？  开心动漫网站制作软件下载,十分开心动画为何停播？  韩国服务器如何优化跨境访问实现高效连接？  做企业网站制作流程,企业网站制作基本流程有哪些？  UC浏览器如何切换小说阅读源_UC浏览器阅读源切换【方法】  Win11怎么关闭资讯和兴趣_Windows11任务栏设置隐藏小组件  Laravel广播系统如何实现实时通信_Laravel Reverb与WebSockets实战教程  php做exe能调用系统命令吗_执行cmd指令实现方式【详解】  Laravel怎么创建自己的包(Package)_Laravel扩展包开发入门到发布  Laravel怎么调用外部API_Laravel Http Client客户端使用  如何在HTML表单中获取用户输入并结合JavaScript动态控制复利计算循环  Laravel如何设置自定义的日志文件名_Laravel根据日期或用户ID生成动态日志【技巧】  laravel怎么配置Redis作为缓存驱动_laravel Redis缓存配置教程  如何用AI帮你把自己的生活经历写成一个有趣的故事？  网站制作企业,网站的banner和导航栏是指什么？  Laravel怎么多语言本地化设置_Laravel语言包翻译与Locale动态切换【手册】  js代码实现下拉菜单【推荐】  齐河建站公司：营销型网站建设与SEO优化双核驱动策略  Laravel怎么在Blade中安全地输出原始HTML内容  Android使用GridView实现日历的简单功能  Laravel请求验证怎么写_Laravel Validator自定义表单验证规则教程  Laravel如何与Pusher实现实时通信？（WebSocket示例）  详解免费开源的.NET多类型文件解压缩组件SharpZipLib（.NET组件介绍之七）  Laravel如何使用Service Container和依赖注入？（代码示例）  头像制作网站在线观看,除了站酷，还有哪些比较好的设计网站？  Windows驱动无法加载错误解决方法_驱动签名验证失败处理步骤  如何基于云服务器快速搭建个人网站？  DeepSeek是免费使用的吗 DeepSeek收费模式与Pro版本功能详解  Laravel如何生成和使用数据填充？（Seeder和Factory示例）  如何快速配置高效服务器建站软件？  网站制作壁纸教程视频,电脑壁纸网站？  Python正则表达式进阶教程_复杂匹配与分组替换解析  Laravel如何使用Vite进行前端资源打包？（配置示例）  大连网站制作公司哪家好一点,大连买房网站哪个好？  uc浏览器二维码扫描入口_uc浏览器扫码功能使用地址  如何快速生成专业多端适配建站电话？  Laravel怎么使用Markdown渲染文档_Laravel将Markdown内容转HTML页面展示【实战】  如何在腾讯云服务器快速搭建个人网站？  Win11任务栏卡死怎么办 Windows11任务栏无反应解决方法【教程】  网站图片在线制作软件,怎么在图片上做链接？  JS中使用new Date(str)创建时间对象不兼容firefox和ie的解决方法(两种)  Laravel如何使用withoutEvents方法临时禁用模型事件  如何在景安服务器上快速搭建个人网站？  HTML 中如何正确使用模板变量为元素的 name 属性赋值  Laravel如何集成微信支付SDK_Laravel使用yansongda-pay实现扫码支付【实战】  如何获取PHP WAP自助建站系统源码？