C語言中的線程信號控制詳解
一、場景介紹
存在三個線程,一個主線程和兩個子線程(子線程數(shù)量不固定)。為了節(jié)省頻繁創(chuàng)建銷毀線程造成的資源浪費(fèi),將這些線程設(shè)置為常駐線程。但這樣引入了一個新的問題,如何協(xié)調(diào)這些線程完成工作。
主線程內(nèi)是循環(huán)檢測某個文件夾內(nèi)文件的變動,當(dāng)文件夾內(nèi)出現(xiàn)新的文件時,更新可拷貝文件列表,并告知子線程開始干活;子線程拷貝結(jié)束后需要告知主線程任務(wù)完成了,主線程開始下一輪檢測。
二、解決方法
1、臨時線程
主線程每次檢測完畢后,新建子線程執(zhí)行拷貝任務(wù),并阻塞等待線程任務(wù)的結(jié)束。
#include "main.h" void *filecopy_thread(void *args) { pthread_t id = pthread_self(); PTHREAD_ARGS *thread_args = (PTHREAD_ARGS *)args; string dst_dir = thread_args->dst_dir; while (1) { // get the file to copy pthread_mutex_lock(thread_args->mutex); // exit when the list is empty if (thread_args->file_list.empty()) { pthread_mutex_unlock(thread_args->mutex); break; } string src_file = thread_args->file_list.back(); thread_args->file_list.pop_back(); pthread_mutex_unlock(thread_args->mutex); copy_file(src_file, dst_dir); } return NULL; } int main(int argc, char **argv) { while(1) { bool is_switch = oracle.is_redolog_switch(); // judge whether the redolog has bean switched if ( is_switch ) { printf("pthread create\n"); pthread_t *pthread_list = (pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t) * cfg_utils.m_filecopy_pcount); if (!pthread_list) { LOG_F(ERROR, "pthread list created failed"); continue; } pthread_mutex_t mutex; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); PTHREAD_ARGS pthread_args = {file_list_src, &mutex, cfg_utils.m_logbk_syspath, &oncebk_count}; struct timeval start, end; gettimeofday(&start, NULL); // start file copy thread for (int i = 0; i < cfg_utils.m_filecopy_pcount; i++) { printf("creating pthread(%d)\n", i + 1); pthread_create(pthread_list + i, NULL, filecopy_thread, &pthread_args); } // block until all file has copied for (int i = 0; i < cfg_utils.m_filecopy_pcount; i++) { pthread_join(pthread_list[i], NULL); } gettimeofday(&end, NULL); double timeuse = ( end.tv_sec - start.tv_sec ) + (end.tv_usec - start.tv_usec)/1000000.0; printf("%.1lf(s)\n", timeuse); pthread_mutex_destroy(&mutex); free(pthread_list); } sleep(cfg_utils.m_bk_cycle); } return 0; }
(1)優(yōu)點
邏輯簡單
(2)缺點
頻繁創(chuàng)建與銷毀線程,資源浪費(fèi)。
2、全局變量信號
定義一個全局變量作為線程的控制信號。
主線程將該信號設(shè)置為子線程的個數(shù)的負(fù)數(shù),以啟動子線程。
當(dāng)該信號小于 0 時,子線程開始啟動。子線程的啟動與任務(wù)完畢都需要將該信號加一。
當(dāng)主線程檢測到該信號為線程總數(shù)時推導(dǎo)子線程本次任務(wù)結(jié)束。
(1)優(yōu)點
子線程作為常駐線程,節(jié)省了一定的資源。
(2)缺點
子線程與主線程在等待信號的過程中要么造成 CPU 的空轉(zhuǎn),要么 sleep 會增加程序的處理時延。
而且,子線程啟動與結(jié)束都對全局信號進(jìn)行加一的操作,極端情況(某些線程執(zhí)行速度存在極端差異)下可能造成信號控制的紊亂。
3、信號量
使用兩組信號:start_signal 和 over_signal。
主線程啟動子線程時,需要將 start_signal 賦值為子線程數(shù),over_signal 賦值為0.
子線程執(zhí)行down(start_signal) ,該操作執(zhí)行成功即可執(zhí)行任務(wù)邏輯,執(zhí)行完后 up(over_signal)。
主線程需要執(zhí)行 num 次down(over_signal)操作,只有所有子線程執(zhí)行結(jié)束,該操作才可以執(zhí)行完成。
在等待執(zhí)行信號down和up的過程中,線程都是阻塞的,不會造成 CPU 的空轉(zhuǎn),當(dāng)信號可操作時也會立即執(zhí)行,不會增加操作時延。
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