Linux之线程同步，Linux线程同步机制详解

摘要：Linux系统中的线程同步是一种重要的机制，用于确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突或错误。通过同步机制，可以确保线程按照预期的方式执行，避免数据竞争和死锁等问题。常见的线程同步方法包括互斥锁、信号量、条件变量等。这些机制提供了对共享资源的访问控制，确保线程安全地访问和修改数据，从而保持系统的稳定性和性能。

当我们考虑多线程编程时，经常会遇到线程安全问题，以之前讲到的多线程抢票代码为例，一个线程在抢完票后如果不做任何处理，可能会导致资源竞争和不确定性，我们需要一种机制来确保线程间的同步，这就是我们今天要讨论的主题。

实现线程同步的方案——条件变量

在多线程编程中，条件变量是一种常用的线程同步工具，它可以用来阻塞一个或多个线程，直到满足某个特定条件，一旦条件满足，被阻塞的线程将被唤醒并继续执行。

1、常用接口：

pthread_cond_init初始化条件变量。

pthread_cond_wait线程等待特定条件成立。

pthread_cond_signal通知至少一个等待在条件变量上的线程，条件已经成立。

pthread_cond_destroy销毁条件变量。

2、使用示例

假设我们的抢票代码中，每次抢票后都需要等待一段时间（模拟处理时间），这时，我们可以使用条件变量来阻塞线程，直到票数大于零时再唤醒线程进行抢票，以下是使用条件变量的代码示例：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h> // for usleep() function
#include <condition_variable> // for std::condition_variable
using namespace std;
class TicketData {
public:
    TicketData(int initialTickets) : tickets(initialTickets) {}
    int tickets; // 当前剩余票数
    mutex mtx; // 互斥锁，保护共享资源（票数）
    condition_variable cond; // 条件变量，用于线程同步
};
void* getTicket(void* arg) {
    TicketData* td = (TicketData*)arg; // 获取传入的TicketData指针
    while (true) { // 循环抢票，直到票数用完或程序中断为止
        unique_lock<mutex> lock(td->mtx); // 加锁，保护共享资源不被其他线程访问或修改
        while (td->tickets <= 0) { // 如果票数用完，等待条件变量通知后再继续尝试抢票
            td->cond.wait(lock); // 当前线程等待条件成立（即票数大于零）后再继续执行后续代码
        }
        // 模拟处理时间（处理购票逻辑）
        usleep(rand() % 10000); // 随机休眠一段时间模拟处理时间（避免所有线程同时抢票）
        cout << "Thread " << this_thread::get_id() << " bought a ticket." << endl; // 输出购票信息（这里省略了格式化输出）... 省略部分代码 ... 接下来是解锁和更新票数的逻辑等，这样使用条件变量可以确保线程间的同步和互斥性，避免资源竞争和不确定性问题。