一、线程间通信的实现方式
1. 共享空间通信
一个进程内部的所有线程共享数据段和堆区，因此全局变量、静态变量、堆区空间都是共享的，可以利用这些空间进行通信。
2. 资源竞争问题
多线程操作全局变量空间时，会引入资源竞争，导致数据不一致。
3. 避免资源竞争的方法
多线程要避免引入资源竞争，可以通过加互斥锁解决。
4. 最简单的通信方式
线程间通信最简单的方法：全局变量 + 锁。
二、原子操作
原子操作是指不会被 CPU 任务调度打断的一次最小的操作。它保证了操作的完整性，是实现线程安全的基础。
三、互斥锁（Mutex）
1. 核心作用
避免多线程资源竞争，配合资源使用：
- 使用资源前加锁
- 使用资源结束后解锁
⚠️ 注意：加锁后，无法再次加锁，必须等到解锁后才能继续加锁。
2. 临界代码与临界区
- 临界代码 / 临界区：加锁解锁中间的代码称为临界代码或临界区。
- 执行规则：临界代码或临界区不可能同时被 CPU 任务执行，保证了同一时间只有一个线程访问共享资源。
3. 互斥锁函数接口
1. pthread_mutex_init
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);- 功能：互斥锁的初始化
- 参数 ：
mutex：互斥锁空间首地址attr：互斥锁的属性，默认传NULL
- 返回值：成功返回 0，失败返回非 0
2. pthread_mutex_destroy
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);- 功能：互斥锁的销毁
- 参数 ：
mutex：互斥锁空间首地址
3. pthread_mutex_lock
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);- 功能：互斥锁加锁
- 参数 ：
mutex：互斥锁空间首地址
4. pthread_mutex_unlock
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);- 功能：互斥锁解锁
- 参数 ：
mutex：互斥锁空间首地址
5. pthread_mutex_trylock
- 用
pthread_mutex_trylock替代pthread_mutex_lock，如果无法加锁则成功完成异常处理流程，防止程序卡死。 - 加锁顺序保持一致，可有效预防死锁。
四、死锁
1. 定义
多任务通信过程中，由于加锁导致多个任务均无法向下执行的状态称为死锁。
2. 死锁产生的 4 个必要条件
- 互斥条件：资源是独占的，一个资源每次只能被一个线程使用。
- 不可剥夺条件：线程已获得的资源，在未使用完之前，不能被强行剥夺。
- 请求保持：线程已经保持了至少一个资源，又提出了新的资源请求。
- 循环等待：若干线程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
五、信号量（Semaphore）
1. 核心作用
信号量可以实现多线程间的同步，让多个任务具有先后顺序关系。
- 同步：拥有严格的先后执行的逻辑顺序关系。
- 异步：代码执行流程没有任何关联性。
2. 信号量的本质
信号量是一个资源，可以初始化、销毁、申请和释放：
- 如果资源数 > 0，则申请资源是让资源数 -1。
- 如果资源数为 0，申请资源时则会阻塞等待，等待有人释放资源，才能申请拿到资源。
- 释放不会阻塞，让资源数 +1。
3. 信号量的函数接口
1. sem_init
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);- 功能：对信号量初始化
- 参数 ：
sem：信号量空间首地址pshared：信号量的作用域0：线程共享非0：进程间共享
value：信号量的初始值
- 返回值：成功返回 0，失败返回非 0
2. sem_destroy
int sem_destroy(sem_t *sem);- 功能：销毁无名信号量
- 参数 ：
sem：信号量空间首地址
3. sem_wait
int sem_wait(sem_t *sem);- 功能：申请资源，让资源数 -1。如果资源数为 0，则阻塞等待。
- 参数 ：
sem：信号量空间首地址
4. sem_post
int sem_post(sem_t *sem);- 功能：释放资源，让资源数 +1。
- 参数 ：
sem：信号量空间首地址