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20191324第四章读书笔记

2021-10-27 16:34:07  阅读:157  来源: 互联网

标签:attr thread 读书笔记 互斥 线程 pthread 20191324 执行 第四章


第四章:并发编程

本章论述了并发编程,介绍了并行计算的概念,指出了并行计算的重要性;比较了顺序算法与并行算法, 以及并行性与并发性;解释了线程的原理及其相对于进程的优势;解释了死锁问题, 并说明了如何防止并发程序中的死锁问题;讨论了信号量, 并论证了它们相对千条件变量的优点;还解释了支待 Linux 中线程的独特方式。

并行计算

  • 基于分治原则(如二叉树查找和快速排序等)的算法经常表现出高度的并行性,可通过使用并行或并发执行米提高计算速度。并行计算是一种计算方案,它尝试使用多个执行并行算法的处理器 更快速地解决问题。

并行性和并发性

  • 并行算法只识别可执行的任务。理想情况下,并行算法中的所有任务都应该同时实时执行
  • 并发性是通过多任务处理实现的

线程

  • 线程的原理:在内核模式下各进程在唯一地址空间上执行,与其他进程分开
  • 每个进程都是一个独立单元,只有一个执行路径
  • 线程是某进程同一地址空间上的独立执行单元(如果只有一个主线程,那么进程和线程并没有什么本质区别)
  • 线程的优点:1)线程创建和切换速度更快。2)线程的响应速度更快。3)线程更适合并行计算
  • 线程的缺点:1)由于地址空间共享,线程需要来自用户的明确同步。2)许多库函数可能对线程不安全。3)在单CPU系统上,使用线程解决间题实际上要比使用顺序程序慢,这是由在运行时创建线程和切换上下文的系统开销造成的。
  • 线程操作:线程可在内核模式或用户模式下执行。在用户模式下,线程在进程的相同地址空间中执行,但每个线程都有自己的执行堆栈。线程是独立的执行单元,可根据操作系统内核的调度策略,对内核进行系统调用,变为桂起激活以继续执行等。为了利用线程的共享地址空间,操作系统内核的调度策略可能会优先选择同一进程中的线程,而不是不同进程中的线程
  • Pthread库提供了用于线程管理的以下APT:

pthread_create(thread, attr, function, arg): create thread
pthread_exit(status):terminate thread
pthread_cancel(thread) : cancel thread
pthread_attr_init(attr) : initialize thread attributes
pthread_attr_destroy(attr): destroy thread attribute

  • 创建线程:使用pthread_create()函数创建线程。
    int pthread_create (pthread_t *pthread_id,pthread_attr_t•attr,void * (*func) (void *), void *arg);
    其中,attr最复杂,其使用步骤为:1)定义一个pthread展性变址pt:hread_attr_tattr。2)用pthread_attr_init(&attr)初始化屈性变掀。3)设置属性变垃并在pthread_ create()调用中使用。4)必要时,通过pthread_attr_destroy(&attr)释放attr资源。
  • 线程终止:线程函数结束后,线程即终止,或者,线程可以调用函数
    int pthraad_exit {void *status)
  • 线程连接:一个线程可以等待另一个线程的终止, 通过:
    int pthread_join (pthread_t thread, void **status__ptr);
    终止线程的退出状态以status_ptr返回。

线程同步

  • 当多个线程试图修改同一共享变量或数据结构时,如果修改结果取决于线程的执行顺序,则称之为竞态条件
  • 互斥量:在 Pthread中,锁被称为互斥量,意思是相互排斥。互斥变呈是用 ptbread_mutex_t 类型声明的在使,用之前必须对它们进行初始化。有两种方法可以初始化互斥址:
    静态方法,pthreaa—mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 定义互斥量 m, 并使用默认属性对其进行初始化。
    动态方法,使用 pthread_ mutex _init() 函数
  • 线程通过互斥量来保护共享数据对象

死锁预防

  • 死锁是一种状态,在这种状态下,许多执行实体相互等待,因此都无法继续下去

条件变量

  • 作为锁,互斥量仅用于确保线程只能互斥地访间临界区中的共享数据对象。在Pthread中,使用类型pthread_cond_t来声明条件变拉,而且必须 在使用前进行初始化。与互斥变量一样,条件变量也可以通过两种方法进行初始化。
    静态方法:pthread_cond_t con= PTHREAD_COND_INITIALIZER;定义一个条件变屾con,并使用默认属性对其进行初始化。
    动态方法:使用pthread_cond_init()函数,可通过attr参数设置条件变量。为简便起见,我们总是使用NULLattr参数作为默认属性。

生产者-消费者问题

实践

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来源: https://www.cnblogs.com/pxmxxr/p/15471376.html

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