实验九 线程

实验九 线程

项目	内容
这个作业属于哪个课程	Linux系统与应用
这个作业的要求在哪里	实验八要求
学号-姓名	18043118 罗祥萌
作业学习目标	1、了解进程间通信的常用方式； 2、掌握管道、消息队列、信号量、共享内存实现进程间通信的方法。
1.线程的创建
编写程序模拟 Allen 和 Luffy 爬楼，楼层是从 1-10 层。 Allen 每上一层休息 10ms ， Luffy 每上
一层休息 5ms . （需要注意的是 Allen 和 Luffy 是一起爬楼的，而非某个人先爬楼，爬完后接着另一
个人爬楼。）

因为线程用到 pthread 库，它不是 Linux 系统默认的库，所以在编译的时候要加上相应的参数
如果我们还是像以前一样用系统自带的 make 去编译，那么需要在当前文件夹下面创建一个 Makefile文件
添加以下内容：
之后我们就可以像之前一样用 make 命令来帮助我们编译。

如果把38行代码 sleep(3); 注释掉，重新编译运行，我们会发现结果和上面的差别很大。请大家思考为
什么会出现这样的结果？

这里看到线程根本没有运行。
2. 线程终止
线程的终止包括两大类，主动终止和被动终止。
主动终止
线程过程函数执行 return 正常返回，返回值是线程的退出码
线种过程函数执行 pthread_exit 函数退出，其参数是线程退出码
被动终止
在其它线程中调用 pthread_cancel 函数
任意线程调用 exit 、 _Exit 或者 _exit 导致整个进程终止
例题：线程主动退出


例题：被动终止


例题：程序员 allen 和 luffy 两人去抢火车票，很不幸的是，只剩下 3 张票了。现在请你起两个线
程，去模拟抢票的过程。
抢票过程：
先查余票，如果有余票，下单
将余票数量减 1
有多少票抢多少票



上面的运行结果不是我们所期望的。你知道，系统中的余票只有 3 张。可是结果却显示 allen 和
luffy 各买了 3 张票！！！
互斥量
在 pthread 中，互斥量是用 pthread_mutex_t 数据类型表示的，通常它是一个结构体。在使用它前，
必须先对它进行初始化。有两种方法可以对它进行初始化：
通过静态分配的方法，将它设置为常量 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER
使用函数 pthread_mutex_init 进行初始化，如果是用此种方法初始化的互斥量，用完后还需要使用
pthread_mutex_destroy 对其进行回收。
互斥量的加锁和解锁



3 张票是被正常的抢走了，没有产生多抢的现象。 allen 还是比较厉害一点，抢了 2 张票，而 luffy
只抢到了一张票.
例题：学生线程写作业，老师线程检查作业。要求：只有学生线程写完作业了，老师线程才能检查作
业。
有两个线程：学生线程和老师线程，和以往的线程互斥不一样的是，线程互斥之间没有明确的的执行顺
序上的要求。而线程同步，有了顺序上的要求，即有先后关系：只有学生线程完成了作业以后，老师线
程才能够去运行！
在我们没有学习线程同步的方法前，除了采用信号量机制和轮询，好像还没有更好的方法来解决此问
题。如果不允许使用信号量的话，用轮询该怎么做？轮询是指：老师线程可以不断的去询问学生作业到
底有没有完成作业。


老师一直问了学生 5 次，其中 4 次询问得到的答复都是没写完……
虽然本程序的结果正确，但是大家也可以看到，老师反复的询问学生，效率低下。如果学生做作业十分
的慢，也不知道要做多久，老师就会一直问下去，这无疑是对老师宝贵时间的浪费（也就是浪费 cpu 资
源）。
如果有一种方法，可以让学生在完成后作业后唤醒老师线程，不就好了吗？
条件变量 condition
条件变量的数据类型是 pthread_cond_t.
初始化
通过常量 PTHREAD_COND_INITIALIZER 对其进行静态初始化
通过下面的函数进行初始化和回收：