㈠ linux C++多线程同步的四种方式
From : https://blog.csdn.net/qq_39382769/article/details/96075346
1.同一个线程内部，指令按照先后顺序执行；但不同线程之间的指令很难说清楚是哪一个先执行，在并发情况下，指令执行的先后顺序由内核决定。
如果运行的结果依赖于不同线程执行的先后的话，那么就会形成竞争条件，在这样的情况下，计算的结果很难预知，所以应该尽量避免竞争条件的形成。
2.最常见的解决竞争条件的方法是：将原先分离的两个指令构成一个不可分割的原子操作，而其他任务不能插入到原子操作中！
3.对多线程来说，同步指的是在一定时间内只允许某一个线程访问某个资源，而在此时间内，不允许其他线程访问该资源!
互斥锁
条件变量
读写锁
信号量
一种特殊的全局变量，拥有lock和unlock两种状态。
unlock的互斥锁可以由某个线程获得，一旦获得，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程由权力打开该锁，其他线程想要获得互斥锁，必须得到互斥锁再次被打开之后。
1.互斥锁的初始化, 分为静态初始化和动态初始化.
2.互斥锁的相关属性及分类
(1) attr表示互斥锁的属性;
(2) pshared表示互斥锁的共享属性，由两种取值：
1）PTHREAD_PROCESS_PRIVATE：锁只能用于一个进程内部的两个线程进行互斥（默认情况）
2）PTHREAD_PROCESS_SHARED：锁可用于两个不同进程中的线程进行互斥，使用时还需要在进程共享内存中分配互斥锁，然后为该互斥锁指定属性就可以了。
互斥锁存在缺点：
（1）某个线程正在等待共享数据内某个条件出现。
（2）重复对数据对象加锁和解锁（轮询），但是这样轮询非常耗费时间和资源，而且效率非常低，所以互斥锁不太适合这种情况。
当线程在等待满足某些条件时，使线程进入睡眠状态；一旦条件满足，就换线因等待满足特定条件而睡眠的线程。
程序的效率无疑会大大提高。
1）创建
静态方式：pthread_cond_t cond PTHREAD_COND_INITIALIZER
动态方式：int pthread_cond_init(&cond,NULL)
Linux thread 实现的条件变量不支持属性，所以NULL(cond_attr参数）
2）注销
int pthread_cond_destory(&cond)
只有没有线程在该条件变量上，该条件变量才能注销，否则返回EBUSY
因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否有等待线程!(请参考条件变量的底层实现）
3）等待
条件等待：int pthread_cond_wait(&cond,&mutex)
计时等待：int pthread_cond_timewait(&cond,&mutex,time)
1.其中计时等待如果在给定时刻前条件没有被满足，则返回ETIMEOUT，结束等待
2.无论那种等待方式，都必须有一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait形成竞争条件！
3.在调用pthread_cond_wait前必须由本线程加锁
4）激发
激发一个等待线程：pthread_cond_signal(&cond)
激发所有等待线程：pthread_cond_broadcast(&cond)
重要的是，pthread_cond_signal不会存在惊群效应，也就是是它最多给一个等待线程发信号，不会给所有线程发信号唤醒，然后要求他们自己去争抢资源！
pthread_cond_broadcast() 唤醒所有正在pthread_cond_wait()的同一个条件变量的线程。注意：如果等待的多个现场不使用同一个锁，被唤醒的多个线程执行是并发的。
pthread_cond_broadcast & pthread_cond_signal
1.读写锁比互斥锁更加具有适用性和并行性
2.读写锁最适用于对数据结构的读操作读操作次数多余写操作次数的场合！
3.锁处于读模式时可以线程共享，而锁处于写模式时只能独占，所以读写锁又叫做共享-独占锁。
4.读写锁有两种策略：强读同步和强写同步
强读同步：
总是给读者更高的优先权，只要写者没有进行写操作，读者就可以获得访问权限
强写同步：
总是给写者更高的优先权，读者只能等到所有正在等待或者执行的写者完成后才能进行读
1）初始化的销毁读写锁
静态初始化：pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER
动态初始化：int pthread_rwlock_init(rwlock，NULL)，NULL代表读写锁采用默认属性
销毁读写锁：int pthread_rwlock_destory(rwlock)
在释放某个读写锁的资源之前，需要先通过pthread_rwlock_destory函数对读写锁进行清理。释放由pthread_rwlock_init函数分配的资源
如果你想要读写锁使用非默认属性，则attr不能为NULL，得给attr赋值
int pthread_rwlockattr_init(attr),给attr初始化
int pthread_rwlockattr_destory(attr)，销毁attr
2）以写的方式获取锁，以读的方式获取锁，释放读写锁
int pthread_rwlock_rdlock(rwlock),以读的方式获取锁
int pthread_rwlock_wrlock(rwlock)，以写的方式获取锁
int pthread_rwlock_unlock(rwlock),释放锁
上面两个获取锁的方式都是阻塞的函数，也就是说获取不到锁的话，调用线程不是立即返回，而是阻塞执行，在需要进行写操作的时候，这种阻塞式获取锁的方式是非常不好的，你想一下，我需要进行写操作，不但没有获取到锁，我还一直在这里等待，大大拖累效率
所以我们应该采用非阻塞的方式获取锁：
int pthread_rwlock_tryrdlock(rwlock)
int pthread_rwlock_trywrlock(rwlock)
互斥锁只允许一个线程进入临界区，而信号量允许多个线程进入临界区。
1）信号量初始化
int sem_init(&sem,pshared, v)
pshared为0，表示这个信号量是当前进程的局部信号量。
pshared为1，表示这个信号量可以在多个进程之间共享。
v为信号量的初始值。
返回值：
成功：0，失败：-1
2）信号量值的加减
int sem_wait(&sem):以原子操作的方式将信号量的值减去1
int sem_post(&sem):以原子操作的方式将信号量的值加上1
3）对信号量进行清理
int sem_destory(&sem)
㈡ Linux线程同步机制的几种方法总结与对比
线程同步的方式包括：互斥锁、读写锁、条件变量、信号量和令牌。
以java语言为例：
用synchronized关键字修饰同步方法。
同步有几种实现方法分别是synchronized,wait与notify
wait():使一个线程处于等待状态，并且释放所持有的对象的lock。
sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要捕捉InterruptedException异常。
notify():唤醒一个处于等待状态的线程，注意的是在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由JVM确定唤醒哪个线程，而且不是按优先级。
Allnotity():唤醒所有处入等待状态的线程，注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁，而是让它们竞争。
同步是多线程中的重要概念。同步的使用可以保证在多线程运行的环境中，程序不会产生设计之外的错误结果。同步的实现方式有两种，同步方法和同步块，这两种方式都要用到synchronized关键字。
给一个方法增加synchronized修饰符之后就可以使它成为同步方法，这个方法可以是静态方法和非静态方法，但是不能是抽象类的抽象方法，也不能是接口中的接口方法。下面代码是一个同步方法的示例：
public synchronized void aMethod() {
// do something
}
public static synchronized void anotherMethod() {
// do something
}
线程在执行同步方法时是具有排它性的。当任意一个线程进入到一个对象的任意一个同步方法时，这个对象的所有同步方法都被锁定了，在此期间，其他任何线程都不能访问这个对象的任意一个同步方法，直到这个线程执行完它所调用的同步方法并从中退出，从而导致它释放了该对象的同步锁之后。在一个对象被某个线程锁定之后，其他线程是可以访问这个对象的所有异步方法的。
同步块是通过锁定一个指定的对象，来对同步块中包含的代码进行同步；而同步方法是对这个方法块里的代码进行同步，而这种情况下锁定的对象就是同步方法所属的主体对象自身。如果这个方法是静态同步方法呢？那么线程锁定的就不是这个类的对象了，也不是这个类自身，而是这个类对应的java.lang.Class类型的对象。同步方法和同步块之间的相互制约只限于同一个对象之间，所以静态同步方法只受它所属类的其它静态同步方法的制约，而跟这个类的实例（对象）没有关系。
㈢ 请问Linux的休眠和唤醒线程...
通过信号实现。 sleep函数是通过闹钟信号实现的，在不同的LINUX版本中实现有差异。
㈣ linux进程、线程及调度算法（二）
执行一个 ，但是只要任何修改，都造成分裂如，修改了chroot,写memory，mmap，sigaction 等。
p1 是一个 task_struct, p2 也是一个 task_struct. linux内核的调度器只认得task_struck （不管你是进程还是线程）, 对其进行调度。
p2 的task_struck 被创建出来后，也有一份自己的资源。但是这些资源会短暂的与p1 相同。
进程是区分资源的单位，你的资源是我的资源，那从概念上将就不叫进程。
其他资源都好分配，唯一比较难的是内存资源的重新分配。
非常简单的程序，但是可以充分说明 COW。
结果：10 -> 20 -> 10
COW 是严重依赖于CPU中的MMU。CPU如果没有 MMU,fork 是不能工作的。
在没有mmu的CPU中，不可能执行COW 的，所以只有vfork
vfork与fork相比的不同
P2没有自己的 task_struct, 也就是说P1 的内存资源 就是 P2的内存资源。
结果 10,20,20
vfork：
vfork 执行上述流程，P2也只是指向了P1的mm，那么将这个vfork 放大，其余的也全部clone，共同指向P1，那么就是线程的属性了。
phtread_create -> Clone()
P1 P2 在内核中都是 task_struct. 都可以被调度。共享资源可调度，即线程。 这就是线程为什么也叫做轻量级进程
不需要太纠结线程和进程的区别。
4651 ： TGID
4652, 4653 tid 内核中 task_struct 真正的pid
linux 总是白发人 送 黑发人。如果父进程在子进程推出前挂掉了。那么子进程应该怎么办？
p3 -> init， p5 -> subreaper
每一个孤儿都会找最近的火葬场
可以设置进程的属性，将其变为subreaper，会像1号进程那样收养孤儿进程。
linux的进程睡眠依靠等待队列，这样的机制类似与涉及模式中的订阅与发布。
睡眠，分两种
每一个进程都是创建出来的，那么第一个进程是谁创建的呢？
init 进程是被linux的 0 进程 创建出来的。开机创建。
父进程就是 0 号进程，但在pstree，是看不到0进程的。因为0进程创建子进程后，就退化成了idle进程。
idle进程是 linux内核里，特殊调度类。 所有进程都睡眠停止 ，则调度idle进程，进入到 wait for interrupte 等中断。此时 cpu及其省电，除非来一个中断，才能再次被唤醒。
唤醒后的任何进程，从调度的角度上说，都比idle进程地位高。idle是调度级别最最低的进程。
0 进程 一跑，则进入等中断。一旦其他进程被唤醒，就轮不到 0进程了。
所有进程都睡了，0就上来，则cpu需要进入省电模式