线程间的同步、如何解决线程冲突与死锁

一、线程同步概念：

线程同步是指在多线程编程中，为了保证多个线程之间的数据访问和操作的有序性以及正确性，需要采取一些机制来协调它们的执行。在多线程环境下，由于线程之间是并发执行的，可能会出现竞争条件（Race Condition）等问题，从而导致程序的不稳定性和错误。

案例与猜想：

示例1：

#include <iostream>
#include <windows.h>int g;DWORD WINAPI MyThreadProc (LPVOID lp){for(int i = 0; i < 100000000; i++){g++;}return 0;
}int main(){HANDLE h = CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc, NULL, 0, 0);for(int i = 0; i < 100000000; i++){g++;}std::cout << g << std::endl;CloseHandle(h);return 0;
}

结果：

 

这里测试了两个次，当多个线程同时对公共资源进行操作时，会发生错误，该示例结果始终处在 

 100000000~200000000之间

猜测一：主线程可能先走完，然后输出g，并退出。

示例2：

因此在这里继续添加一个等待线程函数（WaitForSingleObject）等待线程结束试试

 

发现依旧无法达到预期。

 猜测二：线程与线程之间存在同步，使得g在某一个或某一些值时，g在主线程与线程中，只增加一次。

二、解决方法

常见的线程同步机制包括：

        1. 互斥锁（Mutex）：互斥锁是一种保护共享资源的机制，它确保在任意时刻只有一个线程能够访问被保护的资源。当一个线程获得了互斥锁，其他线程就需要等待锁的释放才能访问资源。

        2. 信号量（Semaphore）：信号量是一种用于控制同时访问某一资源的线程数目的方法。它可以允许多个线程同时访问资源，但是可以通过信号量的计数来控制同时访问的线程数量。

        3. 条件变量（Condition Variable）：条件变量用于在某些特定条件下使线程等待或唤醒。它通常与互斥锁一起使用，以实现在满足特定条件时线程的阻塞和唤醒。

        4. 读写锁（Read-Write Lock）：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但是在写操作时需要互斥锁来保护资源，以避免多个线程同时写入导致数据不一致性。

        5. 原子操作（Atomic Operations）：原子操作是一种不可分割的操作，能够保证在多线程环境下的执行不会被中断，从而避免竞争条件。

线程同步的目的是确保线程之间的协调和有序执行，以避免数据竞争和其他并发问题。选择合适的线程同步机制取决于具体的应用场景和需求。

1.互斥锁（Mutex）：

PS：临界区同样存在计数机制，进入几次临界区，就要退出几次临界区

示例：

#include <iostream>
#include <windows.h>int g;CRITICAL_SECTION g_cs;//创建互斥锁DWORD WINAPI MyThreadProc (LPVOID lp){for(int i = 0; i < 100000000; i++){EnterCriticalSection(&g_cs);    //进入临界区g++;LeaveCriticalSection(&g_cs);    //离开临界区}return 0;
}int main(){InitializeCriticalSection(&g_cs);//初始化互斥锁HANDLE h = CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc, NULL, 0, 0);for(int i = 0; i < 100000000; i++){EnterCriticalSection(&g_cs);    //进入临界区g++;LeaveCriticalSection(&g_cs);    //进入临界区}WaitForSingleObject(h, INFINITE);std::cout << g << std::endl;CloseHandle(h);DeleteCriticalSection(&g_cs);return 0;
}

结果：

 

需要注意的是，过多地使用互斥锁可能会导致性能问题，因为只有一个线程能够执行临界区代码，其他线程需要等待

 未完待续……