项目01-线程同步机制封装类

基础知识

RAII

• RAII全称是“Resource Acquisition is Initialization”，直译过来是“资源获取即初始化”.

• 在构造函数中申请分配资源，在析构函数中释放资源。因为C++的语言机制保证了，当一个对象创建的时候，自动调用构造函数，当对象超出作用域的时候会自动调用析构函数。所以，在RAII的指导下，我们应该使用类来管理资源，将资源和对象的生命周期绑定

• RAII的核心思想是将资源或者状态与对象的生命周期绑定，通过C++的语言机制，实现资源和状态的安全管理,智能指针是RAII最好的例子

信号量

信号量是一种特殊的变量，它只能取自然数值并且只支持两种操作：等待（P）和信号（V）。假设有信号量SV，对其的P、V操作如下：

• P：如果SV的值大于0，则将其减去1，若SV的值为0则将其挂起。
• V：如果有其他进行因为等待SV而挂起，则唤醒，若没有，则将SV值加一。 信号量的取值可以是任何自然数，最常用的，最简单的信号量是二进制信号，只有0和1两个值。

• sem_init函数用于初始化一个未命名的信号量。
• sem_destroy函数用于销毁信号量。
• sem_wait函数将以原子操作方式将信号量减1，信号量为0时sem_wait阻塞。
• sem_post函数以原子操作方式将信号量加1，信号量大于0时，唤醒调用sem_post的线程。 以上，成功返回0，失败返回errno。

互斥量

互斥锁，也称互斥量，可以保护关键代码段，以确保独占式访问，当进入关键代码段，获得互斥锁将其加锁，离开关键代码段，唤醒等待该互斥锁的线程。

• pthread_mutex_init函数用于初始化互斥锁。
• pthread_mutex_destory函数用于销毁互斥锁。
• pthread_mutex_lock函数以原子操作的方式给互斥锁加锁。
• pthread_mutex_unlock函数以原子操作的方式给互斥锁解锁。 以上，成功返回0，失败返回errno。

条件变量

条件变量提供了一种线程间的通知机制，当某个共享数据达到某个值时，唤醒等待这个共享数据的线程。

• pthread_cond_init函数用于初始化条件变量。
• pthread_cond_destory函数销毁条件变量。
• pthread_cond_broadcast函数以广播的方式唤醒所有等待目标条件变量的线程。
• pthread_cond_wait函数用于等待目标条件变量。该函数调用时需要传入mutex参数（加锁的互斥锁），函数执行时，先把调用线程放入条件变量的请求队列，然后将互斥mutex解锁，当函数成功返回0时，互斥锁会再次被锁上，也就是说函数内部会有一次解锁和加锁操作.

功能

锁机制的功能

• 实现多线程同步，通过锁机制，确保任一时刻只有一个线程能进入关键代码段。

封装的功能

• 类中主要是Linux下三种锁进行封装，将锁的创建于销毁函数封装在类的构造与析构函数中，实现RAII机制。

class sem{
private:
	sem_t m_sem;
public:
	sem() {
    	if (sem_init(&m_sem, 0, 0) != 0) {
        	throw std::exception();
        }
    }
    ~sem() {
    	sem_destroy(&m_sem);
    }
}

• 将重复使用的代码封装为函数，提高复用性。

   //条件变量的使用机制需要配合锁来使用
   //内部会有一次加锁和解锁
   //封装起来会使得更加简洁
bool wait() {
	int ret = 0;
    pthread_mutex_lock(&m_mutex);
    ret = pthread_cond_wait(&m_cond, &m_mutex);
    pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
    return ret == 0;
}

bool signal() {
	return pthread_cond_signal(&m_cond) == 0;
}