【Linux】多线程的相关知识点
一、线程安全
1.1 可重入 VS 线程安全
1.1.1 概念
- 线程安全:多个线程并发执行同一段代码时,不会出现不同的结果。常见对全局变量或者静态变量进行操作,并且没有锁的保护的情况下,会出现问题。
- 重入:同一个函数被不同的执行流调用,当前一个流程还没有执行完,就有其他的执行力再次进入,一个函数在重入的情况下,运行结果不会出现任何不同或者任何问题,则该函称之为可重入函数,否则为不可重入函数。
- 线程安全是线程在执行中的相互关系,重入是函数的特点
- 引起线程安全有很多种情况,重入是其中的一种
1.1.2 常见的线程不安全的情况
- 不保护共享变量的函数
- 函数状态随着被调用,状态发生变化的函数
- 返回指向静态变量指针的函数
- 调用线程不安全函数的函数
1.1.3 对函数状态随着被调用,状态发生变化进行解释
class A
{
public:void fun(){std::cout << "fun" << std::endl;}
}class B : public class A
{int count = 0;
public:void test(){fun();count++;std::cout << count << std::endl;}
}
1.2 常见的线程安全的情况
- 每个线程对全局变量或者静态变量只有读取的权限,而没有写入的权限,一般来说,这些线程是安全的
- 类或者接口对于线程来说都是原子操作
- 多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性
1.3 常见不可重入的情况
- 调用了malloc/free函数,因为malloc函数是用全局链表带管理堆的
- 调用了标准的I/O库函数,标准的I/O库函数的很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构
- 可重入函数体内使用了静态的数据结构
1.4 常见的可重入的情况
- 不使用全局变量或静态变量
- 不使用malloc/free开辟的空间
- 不调用不可重入函数
- 不返回静态或去全局数据,所有数据都有函数的调用者提供
- 使用本地数据,或者通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据
1.5 可重入与线程安全的联系
- 函数是可重入的,那就是线程安全的
- 线程安全不一定是可重入,那就不能有多个线程使用,有可能引发线程安全问题
- 如果一个函数中有全局变量,那么这个函数既不是线程安全的,也不是可重入的
1.6 可重入与线程安全的区别
- 可重入函数是线程安全函数的一种
- 线程安全不一定是可重入的,而可重入函数则一定是线程安全的
- 如果将对临界资源的访问加上锁,则这个函数是线程安全的,但如果这个重入函数若锁还未释放,则会产生死锁,因此是不可重入的。
二、常见锁的概念
2.1 死锁的概念:
死锁是指在一组进程中的各个进程均占有不会释放的资源,但因互相申请被其他进程所占用不会释放的资源而处于一种永久等待状态。
2.2 出现死锁的场景:
- 在加锁之后,又进行了一次加锁操作
- 现在有两个线程:线程A和线程B。两个线程都要互相申请两个锁才能进行继续访问,但是由于访问的顺序不同,会造成死锁的现象
2.3 死锁的四个必要条件:(?????)
- 互斥条件:一个资源每次只能被一个执行流使用
- 请求与保持条件:一个执行流因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放
- 不剥夺条件:一个执行流已经获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺
- 循环等待条件:若干个执行流之间形成一种头尾相接的循环等待资源的关系
2.4 避免死锁:
- 破坏死锁的四个必要条件
- 加锁顺序一致
- 避免锁未释放的场景
- 资源一次性分配
三、Linux线程同步
3.1 条件变量
- 当一个线程互斥地访问某个变量时,它可能发现在其他线程改变状态之前,他什么也做不了
- 例如一个线程访问队列时,发现队列为空,它只能等待,直到其他线程将一个节点添加到队列中。这种情况就需要使用到条件变量
3.2 同步概念与竞态条件
- 同步:在保证数据安全的前提下,让线程能够按照某种特定的顺序访问临界资源,从而有效避免饥饿问题,叫做同步
- 竞态条件:因为时序问题,而导致程序异常,我们称之为竞态条件,在线程场景下,这种问题也不难理解
四、STL、智能指针和线程安全
4.1 STL中的容器是否是线程安全的
STL中的容器不是线程安全的,因为STL的设计初衷是将性能挖掘到极致,而一旦涉及到加锁保证线程安全,会对性能造成巨大的影响,而且对于不同的容器,加锁方式的不同,性能也可能不同(例如hash表的锁表和锁桶)
因此STL默认不是线程安全的,如果需要在多线程环境下使用,往往需要调用者自行保证线程安全。
4.2 智能指针是否是线程安全的
对于unique_ptr,由于只是在当前代码块范围内生效,因此不涉及线程安全问题
对于shared_ptr,多个对象需要共用一个引用计数变量,所以会存在线程安全问题,但是标准库实现的时候考虑到这个问题,基于原子操作的方式保证shared_ptr能够足够高效,原子的操作引用计数。
五、线程安全的单例模式(有待学习)
5.1 什么是单例模式
单例模式,属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例。
5.2 单例模式的特点
某些类,只应该具有一个对象(实例),就称之为单例。例如一个男人只能有一个媳妇。
在很多服务器开发场景中,经常需要让服务器加载很多的数据到内存中,往往需要用一个单例的类来管理这些数据。
5.3 饿汉实现方式和懒汉实现方式
举个例子:
- 吃完饭,立刻洗碗,这种就是饿汉方式。因为下一顿吃的时候可以立刻拿着碗就能吃饭
- 吃完饭,先把碗放下,然后下一顿饭用到了这个碗再洗这个碗,这就是懒汉方式。
懒汉方式最核心的思想是:延时加载,从而能够优化服务器的启动速度。
5.3.1 饿汉方式实现单例模式
template<typename T>
class Singleton{static T date;
public:static T* GetTnstance() {return &date;}
}
// 只要通过Singleton这个包装类来使用T对象,则一个进程中只有一个T对象的实例
5.3.2 懒汉方式实现单例模式
template<typename T>
class Singleton
{static T* inst;
public:static T* GetInstance(){if(inst == nullptr){inst = new T();}return inst;}
};
存在一个严重的问题,线程不安全。如果在第一次调用GetInstance的时候, 两个线程同时调用,可能会创建出两份T对象的实例,但是后续再次调用,就没有问题了。
5.4 将线程池改为懒汉方式实现单例模式(线程安全版本)
// 添加单例
static ThreadPool<T> *_instance;
static pthread_mutex_t _lock;template <class T>
ThreadPool<T> *ThreadPool<T>::_instance;template <class T>
pthread_mutex_t ThreadPool<T>::_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static ThreadPool<T> *GetInstance()
{// 如果是多线程调用以下的代码就会有问题// 所以我们需要进行加锁// 利用双判断的方式,可以有效减少获取单例的加锁成本,而且保证线程安全// 保证第二次之后,所有的线程不用在加锁,直接返回if (nullptr == _instance){LockGuard lockguard(&_lock);if (nullptr == _instance){_instance = new ThreadPool<T>;_instance->InitThreadPool();_instance->Start();LOG(DEBUG, "创建线程池单例");return _instance;}}LOG(DEBUG, "获取线程池单例");return _instance;
}
// 赋值拷贝警用
ThreadPool<T> &operator=(const ThreadPool<T> &) = delete;
ThreadPool(const ThreadPool<T> &) = delete;
六、其他常见的各种锁
6.1 悲观锁
在每次读取数据时,总是担心数据会被其他线程修改,所以会在取数据前先加锁(读锁,写锁,行锁等),当其他线程想要访问数据时,被阻塞挂起
6.2 乐观锁
每次取数据的时候,总是乐观的认为数据不会被其他线程修改,因此不上锁,但是在更新数据前,会判断其他数据在更新前有没有对数据进行修改,主要采用两种方式:版本号机制和CAS操作。
6.2.1 版本号机制
一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段,表示数据被修改的次数,当数据被修改时,version值会加一。当线程A要更新数据值时,在读取数据的同时也会读取version值,在提交更新时,若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新,否则重试更新操作,直到更新成功。
6.2.2 CAS操作
当需要更新数据时,判断当前内存值和之前取得的值是否相等,如果相等,则用新值更新;如果不相等,则失败。失败之后,需要进行重试,一般是一个自旋过程,即不断重试。
6.3 自旋锁
在之前的学习中,我们从来没有讨论过在临界区里线程执行的时长问题:如果时间比较久:推荐其他线程阻塞挂起等待;如果时间比较短:推荐其他线程不要休眠阻塞挂起,而是不断一直抢占锁,直到申请成功(自旋)。
自旋的过程中,用户会发现自旋锁和之前学习的互斥锁在行为上是相似的,都是阻塞在那里。
七、读者写者问题
7.1 引入读者写者问题
读者写者问题的例子:写文章,打印报纸、杂志,出黑板报
- 读者总多,写者较少——读者写者问题最常见的情况
- 有线程向公共资源中写入,其他线程从公共资源中读取数据——读者写者问题
7.1.1 321 原则
- 3种关系:读者与读者(没有关系),写者与写者(互斥),读者与写者(互斥和同步)
- 2种角色:读者,写者
- 1种场景:公共资源
7.1.2 生产者消费者模型与读者写者问题的本质区别
- 读者和消费者的本质区别:消费者会把数据拿走,而读者不会把数据拿走,只会进行拷贝
7.2 模拟实现一下读者写者的加锁逻辑
对于公共资源来说,创建一个全局变量,读者锁和写者锁。但是在实际中,只要一个读者锁。
int reader_count = 0;
pthread_mutex_t wlock;
pthread_mutex_t rlock;
对于读者来说:
lock(&rlock); // 先将读者加锁
if(reader_count == 0)
{lock(&wlock); // 变量为空,说明第一次读,将写者加锁// 这种操作只会进行一次,否则就有死锁//如果申请成功,继续运行,不会有任何读者进来//如果申请失败,阻塞
}
++ reader_count;
unlock(&rlock);// 开始进行常规的readlcok(&rlock);
--read_count;
if(read_count == 0) // 如果读者数量为0,则可以唤醒写者
{unlock(&wlock);
}
unlock(&rlock);
对于写者来说:
lock(&wlock);// 写入操作unlock(&wlock);
7.3 了解一下系统中读写锁的接口
7.3.1 初始化读写锁
函数的原型:
#include <pthread.h>int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t* restrict attr);
函数的功能:
进行初始化读写锁
函数的参数:
- rwlock:指向创建的读写锁对象
- attr:属性,一般置为nullptr
函数的返回值:
- 成功返回 0, 失败直接返回错误号
7.3.2 销毁读写锁
函数的原型:
#include <pthread.h>int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
函数的功能:
将所创建好的读写锁进行销毁
函数的参数:
- rwlock:执行所要销毁的读写锁的指针
函数的返回值:
- 成功返回 0, 失败直接返回错误号
7.3.3 给读者锁加锁
函数的原型:
#include <pthread.h>int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
7.3.4 给写者锁加锁
函数的原型:
#include <pthread.h>int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
7.3.5 给读者锁和写者锁解锁
函数的原型:
#include <pthread.h>int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
7.3.6 代码部分
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>// 读写锁的概念int count = 0; // 共享资源
pthread_rwlock_t rwlock; // 创建一个读写锁#define NUM 5// 读者
void *reader(void *arg)
{pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); // 给读者加锁std::cout << "Reader conut:" << count << std::endl;pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 进行解锁return nullptr;
}// 写者
void *writer(void *arg)
{pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); // 给写者加锁count++;pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 给读者解锁return nullptr;
}int main()
{pthread_t reader_threads[NUM], writer_threads;pthread_rwlock_init(&rwlock, nullptr); // 给读写锁进行初始化pthread_create(&writer_threads, nullptr, writer, nullptr);for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_create(&reader_threads[i], nullptr, reader, nullptr);}pthread_join(writer_threads, nullptr);for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_join(reader_threads[i], nullptr);}pthread_rwlock_destroy(&rwlock);return 0;
}
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单点登录方法
一、父域cookie:两个有相同父域名的二级域名之间可以跨域传递cookie //注意该接口的地址也是baidu.com下属的二级域名:a.baidu.com //全部接口地址为:a.baidu.com/dev-api/system/ecdWeb/login。如果不是a.baidu.com那么根本带不过去 //其实可以理解为通过该方法将cookie传给…...
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springboot集成JPA并配置hikariCP连接池问题解决
一、引入需要的依赖 springboot版本 <parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-parent</artifactId><version>2.3.2.RELEASE</version><relativePath/></parent> jpa依赖 <!--…...
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vue2的双向绑定
vue是一个mvvm框架,即数据双向绑定,即当数据发生变化的时候,视图也就发生变化,当视图发生变化的时候,数据也会跟着同步变化。 Vue.js 2 中的双向绑定是通过 v-model 指令实现的。v-model 指令可以在表单输入元素上创建…...
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Vue3 国际化i18n
国际化i18n方案 1. 什么是i18n2. i18n安装、配置及使用2.1 安装2.2 配置2.3 挂载到实例2.4 组件中使用2.5 语言切换 1. 什么是i18n i18n 是“国际化”的简称。在资讯领域,国际化(i18n)指让产品(出版物,软件,硬件等)无…...
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算法金 | 使用随机森林获取特征重要性
大侠幸会幸会,我是日更万日 算法金;0 基础跨行转算法,国内外多个算法比赛 Top;放弃 BAT Offer,成功上岸 AI 研究院 Leader; <随机森林及其应用领域> 随机森林是一种强大的机器学习算法,其…...
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网络安全的重要性
网络安全的重要性 网络安全是指保护网络系统免受未授权的访问、攻击、破坏或未经授权的数据泄露的能力。随着互联网的普及和数字化进程的加速,网络安全问题日益凸显,成为个人、企业和国家必须面对的重要挑战。 网络安全的威胁 网络安全威胁包括黑客攻…...
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Leetcode40 无重复组合之和
题目描述: 给定一个候选人编号的集合 candidates 和一个目标数 target ,找出 candidates 中所有可以使数字和为 target 的组合。 candidates 中的每个数字在每个组合中只能使用 一次 。 注意:解集不能包含重复的组合。 思路分析 这个题是…...
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详解MATLAB中处理日期和时间的函数
在MATLAB中处理日期和时间时,可以使用多种函数来进行计时和时间差计算。以下是对一些常用函数的详细解释: 1. tic 和 toc 用途:用来测量一段代码执行的时间。用法:tic; % 启动秒表 % 你的代码 elapsedTime toc; % 停止秒表&…...
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Java养老护理助浴陪诊小程序APP源码
💖护理助浴陪诊小程序💖 一、引言:养老新趋势🌱 在快节奏的现代生活中,养老问题逐渐成为了社会关注的焦点。如何为老年人提供便捷、贴心的服务,让他们晚年生活更加安心、舒适,是我们每个人都需…...
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go的singleFlight学习
Package singleflight provides a duplicate function call suppression mechanism “golang.org/x/sync/singleflight” 原来底层是 waitGroup,我还以为等待的协程主动让出 cpu 了,没想到 waitGroup.Wait() 阻塞了 doCall 不但返回值是 func 的 val 和…...
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高电压技术-冲击高压发生器MATLAB仿真
微❤关注“电气仔推送”获得资料(专享优惠) 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置,用于检验电力设备耐受大气过电压和操作过电压的绝缘性能,冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形,雷电冲击电压截波,标准操作冲击…...
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【STM32】SysTick系统滴答定时器
1.SysTick简介 CM4内核的处理和CM3一样,内部都包含了一个SysTick定时器,SysTick 是一个24 位的倒计数定时器,当计到0 时 ,将 从RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在SysTick 控制及状态寄存器中的使能位清除…...
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编码遵循五大设计原则创建出更加健壮、可维护和可扩展的软件系统
一、单一职责原则(SRP) * 定义:一个类应该只有一个引起它变化的原因。 * 解释:意味着一个类应该专注于做一件事情,当需求发生变化时,只影响到一个类。这有助于降低类间的耦合,使得代码更易于理…...
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FastAPI-Cookie
fastapi-learning-notes/codes/ch01/main.py at master Relph1119/fastapi-learning-notes GitHub 1、Cookie的作用 Cookie可以充当用户认证的令牌,使得用户在首次登录后无需每次手动输入用户名和密码,即可访问受限资源,直到Cookie过期或…...
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下载nginx搭建的文件服务器(爬虫)
下载nginx搭建的文件服务器(爬虫) windows版 需要下载python包:pip install requests import requests import re import os#开始访问的url地址,必须以/结尾 index_url "https://www.aaa.com/aaaaa/" #下载到本地的地…...
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Docker-compose 实现Prometheus+Grafana监控MySQL及Linux主机
. ├── Grafana │ ├── data │ └── docker-compose.yaml ├── Mysql │ ├── conf │ ├── data │ ├── docker-compose.yaml │ └── logs ├── Mysqld_exporter │ ├── conf │ └── docker-compose.yaml ├── node-exporter │…...
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312. 戳气球
312. 戳气球 题目链接:312. 戳气球 代码如下: //参考链接:https://leetcode.cn/problems/burst-balloons/solutions/336390/chuo-qi-qiu-by-leetcode-solution class Solution { public:int maxCoins(vector<int>& nums) {int nnums.size()…...
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C++ //练习 14.27 为你的StrBlobPtr类添加递增和递减运算符。
C Primer(第5版) 练习 14.27 练习 14.27 为你的StrBlobPtr类添加递增和递减运算符。 环境:Linux Ubuntu(云服务器) 工具:vim 代码块 class StrBlobPtr{public:StrBlobPtr(): curr(0) {}StrBlobPtr(StrB…...
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Java数组
声明数组变量 dataType[] arrRefVar; 或者 dataType arrRefVar[]; 创建数组变量 使用new字符创建数组 arrayRefVar new dataType[arraySize]; 也可以和声明放在一起 dataType[] arrayRefVar new dataType[arraySize]; 或者 dataType[] arrayRefVar {value0, value1, …, …...
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HAL库使用FreeRTOS实时操作系统时配置时基源(TimeBase Source)
需要另外的定时器,用systic的时候生成项目会有警告 https://blog.51cto.com/u_16213579/10967728...
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HTML+CSS+JS简易计算器
HTMLCSSJS简易计算器 index.html <!DOCTYPE html> <html lang"en"><head><meta charset"UTF-8"><meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1.0"><title>简易计算器</t…...
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深入解析Web前端三大主流框架:Angular、React和Vue
Web前端三大主流框架分别是Angular、React和Vue。下面我将为您详细介绍这三大框架的特点和使用指南。 Angular 核心概念: 组件(Components): 组件是Angular应用的构建块,每个组件由一个带有装饰器的类、一个HTML模板、一个CSS样式表组成。组件通过输入(@Input)和输出(…...
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2024广东省赛 I.不等式
题目 #include <bits/stdc.h> using namespace std; #define int long long#define pb push_back#define fi first#define se second#define lson p << 1#define rson p << 1 | 1#define ll long longconst int maxn 1e6 5, inf 1e9, maxm 4e4 5, base…...
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06_知识点总结(JS高级)
一、进程与线程 1. 进程(process):程序的一次执行, 它占有一片独有的内存空间 2. 线程(thread): 是进程内的一个独立执行单元,CPU的基本调度单元, 是程序执行的一个完整流程 3. 进程与线程 * 应用程序必须运行在某个进程的某个线程上 * 一个…...
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开发中遇到Electron自定义窗口的问题
开发中遇到Electron自定义窗口的问题 使用VUE3 Electron 开发一个音乐软件,自定义导航栏的放大、缩小和关闭。 其中使用ipcRenderer进行联系Electron,进行放大、缩小和关闭操作。 遇到问题 遇到__dirname is not defined in ES module scope //在V…...