线程安全

线程安全的实现：同步互斥

互斥：同一时间只能有一个线程能够访问资源实现资源访问的安全性

同步：通过条件判断实现线程对临界资源访问的合理有序

互斥：

互斥锁（通过互斥锁保护线程对临界资源的访问操作不会被打断）

原理：标记临界资源的两种状态（可访问/不可访问）在线程访问临界资源之前，先进行互斥锁加锁操作在线程访问临界资源完毕后，进行解锁操作

互斥锁本身计数器的操作是原子操作

定义互斥锁变量：pthread_mutex_t mutex;
初始化互斥锁:pthread_mutex_t mutex=PHREAD_MUTEX_INITIALIZER

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex,pthread_mutexattr_t * attr);

在访问临界资源之前进行加锁

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mutex); 阻塞

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t * mutex); 非阻塞

在访问临界资源完毕后解锁

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mutex);

不再使用互斥锁，则销毁

int pthread_mutex_destory(pthread_mutex_t * mutex);

应用：黄牛抢票,创建四个黄牛线程共抢100张票

加入互斥锁后发现，虽然抢票安全，不会出现越界，但存在一定的不合理性，互斥是无法保证对资源访问的合理有序性

分析主要原因是，黄牛抢票入口函数中sleep函数导致在获取到锁后需要运行一定时间，此时尚未解锁，即使时间片轮转到其余三个线程但无法获取锁处于阻塞状态，当时间片再次轮转到该线程，该线程执行完毕解锁，但由于while循环，在时间片还没结束的情况下再次获取到锁，导致始终一个线程获取到锁。

死锁

程序因流程无法继续推进卡死的情况

产生死锁的四个条件：

互斥条件，同一时间只有一个线程能够访问资源
不可剥夺条件我加的锁只有我能解
请求与保持条件得到A锁然后请求B锁，请求不到B，也不释放A
环路等待条件：A拿到1请求2 锁 B拿到2请求1锁

预防死锁：（破坏死锁产生条件）

1，保证加/解锁顺序一致

2，使用非阻塞加锁

避免死锁：银行家算法

同步

条件变量：一个pcb等待队列+使线程阻塞以及唤醒接口

原理：当线程获取资源不合理的时候，调用阻塞接口，使线程阻塞，将pcb挂到等待队列，等待资源访问合理的时候通过唤醒接口唤醒阻塞的线程

注意：条件变量自身只提供阻塞和唤醒接口，获取资源是否合理需要程序员自己判断

定义条件变量：pthread_cond_t cond;
条件变量初始化：

pthread_cond_t cond=PHREAD_COND_INITIALIZER

int pthread_cond_init(pthread_cond_t * cond,pthread_condattr_t * attr);

在获取资源不合理时调用阻塞接口使线程阻塞

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t * cond,pthread_mutex_t * mutex);只要调用就阻塞没有唤醒则一直等待

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t * cond,pthread_mutex_t * mutex，struct timespec* abstime);等待一定时间后自动唤醒

其他线程促使资源获取合理后，唤醒等待队列上的线程

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t * cond);唤醒一个

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t * cond) 唤醒所有

销毁

int pthread_cond_destory(pthread_cond_t * mutex);

应用：厨师-顾客创建两个线程，以柜台上饭的数量作为临界资源

厨师接口：

加锁，防止在访问条件变量时其他线程同时会访问
条件变量进行判断，根据临界资源，是否有饭作为判断条件，对于厨师来说，有饭则不需要做饭则阻塞，没饭则做饭
做饭使得临界资源数量+1，可以唤醒顾客吃饭
解锁

顾客接口：

加锁，防止在访问条件变量时其他线程同时会访问
条件变量进行判断，根据临界资源，是否有饭作为判断条件，对于顾客来说，没有饭则阻塞，有饭则吃饭
吃饭使得临界资源数量+1，可以唤醒厨师做饭
解锁

注意：1条件判断应该使用while循环

原因分析：如果存在多个顾客情况，开始没有饭，第一个顾客发现没有饭阻塞解锁，其余顾客拿到锁进入也因为没有饭而阻塞，导致多个顾客均阻塞，当时间片轮转，厨师拿到锁做了一碗饭，开始唤醒顾客，多个顾客都被唤醒，但只有其中一个顾客拿到了锁，其他顾客因抢不到锁而阻塞，等待这个顾客吃完饭解锁后，可能会因为时间片轮转，拿到所得不是厨师而是其余顾客，如果没有二次条件判断就会出现在没有临界资源（没有饭）情况下吃到饭。

2在具有多个角色的情况下，应该使用多个条件变量

原因分析：多个顾客，因为没有饭吃，被挂载在阻塞队列上，一个厨师做好饭，唤醒一个顾客，顾客吃完饭唤醒阻塞队列上的线程，但因为顾客在前，厨师在后，有可能再次唤醒的不是厨师而是顾客，该顾客会因为二次条件判断没有饭再次阻塞，对此需要根据各自创建不同的条件变量，从而有不同的阻塞队列。

3条件判断会对临界资源进行访问，需要搭配互斥锁使用

生产者与消费者模型

应用于大量数据产生及处理的场景

优点：解耦合（各自完成各自功能）支持忙闲不均（满足同步互斥）支持并发（缓冲区必须实现线程安全）

生产者之间保持互斥关系
消费者之间保持互斥关系
生产者与消费者之间保持同步与互斥关系

生产者消费者模型，在大量数据需要处理的情况下所产生的一种应用场景，需要借助一个缓冲区来实现，这个缓冲区就是阻塞队列BlockQueue

创建两种角色的线程，各自负责数据的产生与消费功能
线程安全的任务数据队列，向外提供入队与出队操作

线程安全的任务数据队列通过class BlockQueue 阻塞队列实现：

有空闲节点可以入队数据，没有空闲节点则阻塞入队线程
有数据节点可以出队数据，没有数据节点则阻塞出队线程

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