【多线程编程学习笔记7】线程同步机制_操作系统,四个售票员共同卖10张票

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申明:本学习笔记是在该教程的基础上结合自己的学习情况进行的总结,不是原创,想要看原版的请看C语言中文网的多线程编程(C语言+Linux),该网站有很多好的编程学习教程,尤其是关于C语言的。

线程是什么》一节讲过,多线程程序中各个线程除了可以使用自己的私有资源(局部变量、函数形参等)外,还可以共享全局变量、静态变量、堆内存、打开的文件等资源。

举个例子,编写一个多线程程序模拟“4个售票员共同卖 10 张票”的过程,代码如下所示:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
//全局变量,模拟总的票数
int ticket_sum = 10;
//模拟4个售票员一起售卖票的过程
void *sell_ticket(void *arg){
    int i;
    //4个售票员负责将 10 张票全部卖出
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        //直至所有票全部卖出,4 个售票员才算完成任务
        if (ticket_sum > 0)
        {
            sleep(1);
            //每个线程代表一个售票员
            printf("%u 卖第 %d 张票\n", pthread_self(), 10 - ticket_sum + 1);
            ticket_sum--;
        }
    }
    return 0;
}
int main(){
    int flag;
    int i;
    void *ans;
    //创建 4 个线程,代表 4 个售票员
    pthread_t tids[4];
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        flag = pthread_create(&tids[i], NULL, &sell_ticket, NULL);
        if (flag != 0) {
            printf("线程创建失败!");
            return 0;
        }
    }
    sleep(10); // 阻塞主线程,等待所有子线程执行结束
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        flag = pthread_join(tids[i], &ans);
        if (flag != 0) {
            printf("tid=%d 等待失败!", tids[i]);
            return 0;
        }
    }
    return 0;
}

程序中新建了 4 个子线程,每个线程都可以访问 ticket_sum 全局变量,它们共同执行 sell_ticket() 函数,模拟“4个售票员共同售卖 10 张票”的过程。

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每次执行的结果可能是不一样的,我又重复执行了几次,看下图结果

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程序执行过程中,出现了“多个售票员卖出同一张票”以及“4个售票员多卖出 3 张票”的异常情况。造成此类问题的根本原因在于,进程中公有资源的访问权限是完全开放的,各个线程可以随时访问这些资源,程序运行过程中很容易出现“多个线程同时访问某公共资源”的情况。

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