最新版Web服务器项目详解 - 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，则将其减一；若SV的值为0，则挂起执行

• 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量，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_destory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一,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一,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,也成互斥量,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函数以原子操作方式给互斥锁加锁

• pthread_mutex_unlock函数以原子操作方式给互斥锁解锁

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,然后将互斥锁mutex解锁,当函数成功返回为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，确保任一时刻只能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

 1class sem{
 2    public:
 3        //构造函数
 4        sem()
 5        {
 6            //信号量初始化
 7            if(sem_init(&m_sem,0,0)!=0){
 8                throw std::exception();
 9            }
10        }
11        //析构函数
12        ~sem()
13        {
14            //信号量销毁
15            sem_destroy(&m_sem);
16        }
17    private:
18        sem_t m_sem;
19};

• 将重复使用的代码封装为函数，减少代码的重复，使其更简洁

 1   //条件变量的使用机制需要配合锁来使用
 2   //内部会有一次加锁和解锁
 3   //封装起来会使得更加简洁
 4   bool wait()
 5   {
 6       int ret=0;
 7       pthread_mutex_lock(&m_mutex);
 8       ret=pthread_cond_wait(&m_cond,&m_mutex);
 9       pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
10       return ret==0;
11   }
12   bool signal()
13   {
14       return pthread_cond_signal(&m_cond)==0;
15   }