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一、为什么要学习线程同步？

二、用程序来分析如果不使用线程同步会有什么危害。

三、解决方法

一、为什么要学习线程同步？

线程的主要优势在于，能够通过全局变量来共享信息。不过这种便携的共享是要付出代价的，必须确保多个线程不会同时修改同一个变量，或者某一线程不会读取正在由其他线程修改的变量。

临界区是指访问某一共享资源的代码片段，并且这段代码的执行应为原子操作（这个程序是最小单位，不能被再次分割，不能被其他进程中断)，也就是同时访问同一共享资源的其他线程不应中断该片段的执行。

线程同步：即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作，而其他线程则处于等待状态。

二、用程序来分析如果不使用线程同步会有什么危害。

举例：三个线程卖5000张票。

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <pthread.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 int ticket=500;
  5 void *sellticket(void *arg)
  6 {
  7         //买票 ticket时临界资源
  8         while(ticket>0)
  9         {
 10                 sleep(1);
 11                 printf("%ld 卖出了第%d张票\n",pthread_self(),ticket);
 12                 ticket--;//线程并发去执行 抢CPU执行资格
 13         }
 14         return NULL;
 15 }
 16 int main()
 17 {
 18         pthread_t tid1,tid2,tid3;
 19         pthread_create(&tid1,NULL,sellticket,NULL);
 20         pthread_create(&tid2,NULL,sellticket,NULL);
 21         pthread_create(&tid3,NULL,sellticket,NULL);
 22 //回收子进程
 23         pthread_join(tid1,NULL);
 24         pthread_join(tid2,NULL);
 25         pthread_join(tid3,NULL);
 26 
 27         return 0;
 28 
 29 }

运行结果： 

 发现了没，竟然出现了“卖出了第-1张票”，我明明循环的是“ticket>0”怎么会出现-1呢？而且还会出现多个线程卖同一张票的情况，这都是没有进行线程同步时出现的问题。

三、解决方法

采用互斥量：

        为避免线程更新共享变量时出现问题，可以使用互斥量（mutex）来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源。可以使用互斥量来保证对任意共享资源的原子访问。

        互斥量有两种状态：已锁定（locked）和未锁定（unlocked）。任何时候，至多只有一个线程可以锁定该互斥量。试图对已经锁定的某一互斥量再次加锁，将可能阻塞线程或者报错失败，具体取决于加锁时使用的方法。

        一旦线程锁定互斥量，随即成为该互斥量的所有者，只有所有者才能给互斥量解锁。一般情况下，对每一共享资源（可能由多个相关变量组成）会使用不同的互斥量，每一线程在访问同一资源时将采用如下协议：

        1、针对共享资源锁定互斥量

        2、访问共享资源

        3、对互斥量解锁 

接下来介绍相关的API

pthread_mutex_t //互斥量的类型
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);//初始化互斥量
    -参数：
        -mutex：需要初始化的互斥量变量
        -attr：互斥量相关的属性，NULL
     -restrict:C语言修饰符，被修改的指针，不能由另外的一个指针进行操作
        -pthread_mutex_t *restrict mutex=xxx;
        -pthread_mutex_t *mutex1=mutex;
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);//销毁
        -释放互斥量的资源
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);//上锁
        -加锁，阻塞的，如果一个线程已经加锁，其他线程只能等待
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);//尝试加锁
        -如果加锁失败，不会阻塞，直接返回
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);//解锁
        

我把刚才的买票程序进行一个改进

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <pthread.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 int ticket=800;
  5 //在全局区创建一个互斥量,这样大家就都能访问
  6 pthread_mutex_t mutex;
  7 
  8 void *sellticket(void *arg)
  9 {
 10         //买票 ticket时临界资源
 11         while(1)
 12         {
 13                 //加锁
 14                 pthread_mutex_lock(&mutex);
 15                 if(ticket>0)
 16                 {
 17                         usleep(5000);
 18                         printf("%ld 卖出了第%d张票\n",pthread_self(),ticket);
 19                         ticket--;//线程并发去执行 抢CPU执行资格
 20                 }
 21                 else
 22                 {
 23                         pthread_mutex_unlock(&mutex);
 24                         break;
 25                 }
 26                 pthread_mutex_unlock(&mutex);
 27         }//临界区结束
 28         //解锁
 29         return NULL;
 30 }
 31 int main()
 32 {
 33         //初始化互斥量
 34         pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
 35         //创建3个子线程
 36         pthread_t tid1,tid2,tid3;
 37         pthread_create(&tid1,NULL,sellticket,NULL);
 38         pthread_create(&tid2,NULL,sellticket,NULL);
 39         pthread_create(&tid3,NULL,sellticket,NULL);
 40 
 41         pthread_join(tid1,NULL);
 42         pthread_join(tid2,NULL);
 43         pthread_join(tid3,NULL);
 44         //释放互斥量
 45         pthread_mutex_destroy(&mutex);
 46         return 0;
 47 
 48 }

我们在设置票数的时候尽量设置的大一些，因为根据自身电脑性能不同，所出现的进程更换频率不同。

我的运行结果为：

我随机截取的是两部分的图片，所以用上互斥量后就实现了三个线程交替把票全部卖完了。