线程通信

简介: 线程通信

在笔记线程编程中已经介绍了线程的基本编程,然而并没有对线程进行实质性的信息传递,即多线程的通信。线程不同于进程的是多线程间共享进程的虚拟地址空间,这也为线程通信提供了便利,线程线程通信只需要操作共享的进程数据段即可。而进程使用的全局变量存在于进程数据段中,因此多线程编程通信时,一般选择操作全局变量实现通信。线程通信虽然很容易,但也有其弊端,正因为并发的线程访问了相同的资源,所以造成了数据的不确定性。因此,线程的通信需要结合一些 同步互斥机制 一起使用。


以下示例直接展示线程的数据传递:

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#define errlog(errmsg)                                                \
    do {                                                              \
        perror(errmsg);                                               \
        printf("--%s--%s--%d--\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); \
        return -1;                                                    \
    } while (0)
int value1 = 0;
int value2 = 0;
int count = 0;
void *thread1_handler(void *arg) {
    while (1) {
        value1 = count;
        value2 = count;
        count++;
    }
    pthread_exit("thread1...exit");
}
void *thread2_handler(void *arg) {
    while (1) {
        if (value1 != value2) {
            sleep(1);
            printf("value1 = %d value2 = %d\n", value1, value2);
        }
    }
    pthread_exit("thread2...exit");
}
int main(int argc, const char *argv[]) {
    pthread_t thread1, thread2;
    void *retval;
    if (pthread_create(&thread1, NULL, thread1_handler, NULL) != 0) {
        errlog("pthread_create1 error");
    }
    if (pthread_create(&thread2, NULL, thread2_handler, NULL) != 0) {
        errlog("pthread_create2 error");
    }
    pthread_join(thread1, &retval);
    printf("%s\n", (char *)retval);
    pthread_join(thread2, &retval);
    printf("%s\n", (char *)retval);
    return 0;
}点击复制复制失败已复制


对上述代码进行分析,从单独的线程角度来看,线程1将全局变量 count 的值赋值给 value1value2 ,无论经过多少次循环, value1value2 的值都是相等的。而线程2则判断 value1value2 的值是否相等,如果不相等则输出二者的值,如果线程1的执行是完整的,那么 value1value2 的值不会出现不相等的情况,从而线程2在访问这两个全局变量时,不会判断成功,因此不会输出到终端任何信息。然而运行结果并非如此,编译并运行,结果如下所示:

$ gcc main.c -lpthread && ./a.out         
value1 = 462206056 value2 = 462206056
value1 = 925195621 value2 = 925195621
value1 = 1388160391 value2 = 1388160392
value1 = 1850999849 value2 = 1850999849
value1 = -1982109743 value2 = -1982109743
value1 = -1519282208 value2 = -1519282208
^C点击复制复制失败已复制


可以看出程序运行输出了内容,并且 value1value2 的值出现了相等以及不相等都打印的情况。这就是一种典型的竞态的产生,线程并没有按照预想的结果,有秩序的访问共享资源。此时,对于多线程而言在没有一定的规则秩序下,对共享资源的访问造成了不可预计的结果。


分析上述代码,针对其运行结果可以得到程序运行所产生的错误原因。例如,上述代码线程1count 自加之后,在一次循环中将值赋值给 value1 ,在 count 将值赋值给 value2 之前,线程2介入了判断,此时判断不相等条件成立;在对 value1value2 打印之前,线程1count 赋值给 value2 ,那么此时线程2进行输出,输出了相等value 值。如果此时线程2的输出发生在 count 赋值给 value2 之前,那么则输出了不相等value 值。

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