基于C语言的多线程编程 线程同步

为什么我们需要线程同步？

多线程程序中，各线程可以理解为同时在执行（尽管在单处理器的 系统中并不是真的在同时运行，但是表现出的现象是在同时运行，即使在多处理器的系统中也并不是任何时候多个线程同时在运行），我们不知道哪个线程哪个时间运行到了哪个地方，这受机器与操作系统的影响，在一些场合，我们必须要对线程的运行情况有所控制，使它们可以协同的工作。

例如在一个银行的系统中，当一个用户在取钱的时候，另一个帐户在向这个 帐号里 存钱，结果会怎么样呢，如果存款的线程在读取了当前金额后，完成操作前，取钱业务的线程把钱取走，接着存钱业务的线程把在以前的金额基础上加上存钱的数额 存入了数据库，也许这正是你所期望的，因为你白白的拿到了一笔钱，但这显然不是这个业务系统的所有者银行所想要看到的，怎么来解决这个问题呢？这样也许可 以：银行在一个收到一个业务请求后，把这个帐号临时的锁定起来，等当前业务结束后，其它的业务请求才会被受理，这样就不存在前边的情况，银行就避免了损 失。

在一个信息采集系统中，一个中心处理计算机，数个传感器。当由传感器传回数据后，传感器的控制电路要根据计算机的分析来决定下一步的采集参数等。而计算机 的分析由需要对所有传感器的数据进行统计分析才能完成，而各传感器发回数据的速率并不一定是同步的，特别是当传感器分布比较分散时，此时，我们就面临着一 个同步的问题，对于这个问题，我们可以在每一个数据到达后判断是否所有数据都已传回，如果没有，则将些请求暂时挂起，等待下一个传回的数据，如果仍然不是 最后一个数据，仍然挂起，依此类推，当最后一组宝贵的数据终于到达时，通知所有挂起的线程，OK了，你可以继续了。这样就解决了这样一个难题。

另一种场景资源调度问题。在一个并行系统中，系统中每一项资源都不止一份，但是一个资源只能有一个控制方（独享资源），我们的目标是让系统既可以快速的访 问到所请求的资源，又要保证不出现冲突，这中间也会出现问题，有了上面两个问题的分析，我想你应该已经有这个问题的答案了吧。

线程同步中的一些问题与思考

线程同步有一个很重要的问题是线程死锁，如果我们现在有三个线程（A,B,C）要实现同步，如果在某种情况下，A在等B，B要等C，而此时C却在等A…… 问题出现了，很显然，ABC都不会运行。这种现象叫死锁（在写这篇文章的时候我曾试图写上了一个例子，但是当我自己再来读的时候都有些晕，为了不让别人对 这部分产生恐惧情绪，最后就给删了，其实这个不复杂，只是想找个具体的例子的时候不太容易表述。）这种情况在我们的程序中是不允许出现的，这种无限的等待 是没有意义的，只会给人你的程序死掉了的感觉。

有人认为线程同步所引发的等待对性能来讲代价太高，其实线程同步所带来的性能损失是微不足道的，当你试图用其它的方案来解决同样的问题的时候，你会发现你 必须把工作过程序列化，让多线程的问题在一个工作流程上解决，这在多处理器系统，或是分布式系统中将是对系统资源的极大浪费，对于一个追求效率的开发人员 来讲这简直就是犯罪，即使在单处理器的 环境中，也会有更大的时间开支，要知道计算机的计算要比人的输入操作快的多！

线程同步，是在多线程编程中的关键问题，如果可以很好的解决这个问题，你的系统就可以安全稳定高效的运作。

下一次我们将讨论线程同步的 C语言实现（仍然是基于Pthread库）
补充：Pthread属于POSIX，因此可以在任何POSIX系统上使用（几乎所有的UNIX, Linux（似乎还有MacOSX，因为我曾见过Apple的 软件使用了Pthread，应该在MacOSX上也有，这样才好移植）系统实现了POSIX，POSIX的部分接口也在Windows上有实现，所以我 推荐使用Pthread