Debian进程中的并发控制如何实现 - 问答

在Debian进程中，实现并发控制主要依赖于Linux内核提供的同步原语和机制。以下是一些常用的方法：

1. 互斥锁（Mutexes）

互斥锁是一种同步机制，用于保护共享资源，确保在同一时间只有一个进程可以访问该资源。

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex;
int shared_resource;

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 访问共享资源
    shared_resource++;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);

    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

2. 信号量（Semaphores）

信号量是一种更高级的同步机制，可以用于控制对一组资源的访问。

#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>

sem_t semaphore;
int shared_resource;

void* thread_func(void* arg) {
    sem_wait(&semaphore);
    // 访问共享资源
    shared_resource++;
    sem_post(&semaphore);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    sem_init(&semaphore, 0, 1); // 初始化信号量，初始值为1

    pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);

    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);

    sem_destroy(&semaphore);
    return 0;
}

3. 条件变量（Condition Variables）

条件变量用于线程间的等待和通知机制，常与互斥锁一起使用。

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int ready = 0;

void* producer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 生产数据
    ready = 1;
    pthread_cond_signal(&cond); // 通知消费者
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (!ready) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待生产者通知
    }
    // 消费数据
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);

    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}

4. 读写锁（Read-Write Locks）

读写锁允许多个读取者同时访问共享资源，但写入者独占访问。

#include <pthread.h>

pthread_rwlock_t rwlock;
int shared_resource;

void* reader(void* arg) {
    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
    // 读取共享资源
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}

void* writer(void* arg) {
    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
    // 写入共享资源
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t reader_threads[5], writer_threads[2];
    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&reader_threads[i], NULL, reader, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_create(&writer_threads[i], NULL, writer, NULL);
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_join(reader_threads[i], NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_join(writer_threads[i], NULL);
    }

    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);
    return 0;
}

5. 原子操作（Atomic Operations）

原子操作是不可分割的操作，可以确保在多线程环境中对共享变量的操作是线程安全的。

#include <stdatomic.h>
#include <pthread.h>

atomic_int shared_resource;

void* thread_func(void* arg) {
    atomic_fetch_add(&shared_resource, 1);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[10];
    atomic_init(&shared_resource, 0);

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    printf("Shared resource: %d\n", atomic_load(&shared_resource));
    return 0;
}

这些方法可以根据具体的应用场景和需求选择使用，以实现有效的并发控制。

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