進程·線程 通訊·同步

進程，線程通訊與同步1.0
Linux進程間通訊

1. 管道/FIFO：管道中還有具名管道和非具名管道(即匿名管道)之分，非具名管道(即匿名管道)只能用於父子進程通訊，具名管道可用於非父子進程，具名管道就是FIFO，管道是先進先出的通訊方式    
2. 訊息佇列：訊息佇列是用於兩個進程之間的通訊，首先在一個進程中建立一個訊息佇列，然後再往訊息佇列中寫資料，而另一個進程則從那個訊息佇列中取資料. 需要注意的是，訊息佇列是用建立檔案的方式建立的，如果一個進程向某個訊息佇列中寫入了資料之後，另一個進程並沒有取出資料，即使向訊息佇列中寫資料的進程已經結束，儲存在訊息佇列中的資料並沒有消失，也就是說下次再從這個訊息佇列讀資料的時候，就是上次的資料！！！！    
3. 訊號量：訊號量，它與WINDOWS下的訊號量是一樣的，所以就不用多說了    
4. 共用記憶體：共用記憶體，類似於WINDOWS下的DLL中的共用變數，但LINUX下的共用記憶體區不需要像DLL這樣的東西，只要首先建立一個共用記憶體區，其它進程按照一定的步驟就能訪問到這個共用記憶體區中的資料，當然可讀可寫   
5. 訊號：signal
6. 通訊端socket

IPC比較

1.管道：速度慢，容量有限，只有父子進程能通訊  
 

2.FIFO：任何進程間都能通訊，但速度慢    

3.訊息佇列：容量受到系統限制，且要注意第一次讀的時候，要考慮上一次沒有讀完資料的問題

4.訊號量：不能傳遞複雜訊息，只能用來同步  
 

5.共用記憶體：能夠很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一個進程在寫的時候，另一個進程要注意讀寫的問題，相當於線程中的安全執行緒（全域變數和靜態變數引起），當然，共用記憶體區同樣可以用作線程間通訊，不過沒這個必要，線程間本來就已經共用了同一進程內的一塊記憶體

2.0 線程同步方法

• 臨界區：通過對多線程序列化來訪問公用資源或一段代碼，速度快，適合控制資料訪問
• 互斥量：為協調共同對一個共用資源的單獨訪問而設計的.
• 訊號量：為控制一個具有有限數量使用者資源而設計.
• 事件對象：用來通知線程有一些事件已發生，從而啟動後繼任務的開始.

1、  事件對象（Event）

用事件（Event）來同步線程是最具彈性的了. 一個事件有兩種狀態：激髮狀態和未激髮狀態. 也稱有訊號狀態和無訊號狀態. 事件又分兩種類型：手動重設事件和自動重設事件. 手動重設事件被設定為激髮狀態後，會喚醒所有等待的線程，而且一直保持為激髮狀態，直到程式重新把它設定為未激髮狀態. 自動重設事件被設定為激髮狀態後，會喚醒“一個”等待中的線程，然後自動回復為未激髮狀態. 所以用自動重設事件來同步兩個線程比較理想.

2、  臨界區（Critical Section）

使用臨界地區的第一個忠告就是不要長時間鎖住一份資源. 但進入臨界區後必須儘快地離開，釋放資源. 如果不釋放的話，會如何？答案是不會怎樣. 臨界地區的一個缺點就是：Critical Section不是一個核心對象，無法獲知進入臨界區的線程是生是死，如果進入臨界區的線程掛了，沒有釋放臨界資源，系統無法獲知，而且沒有辦法釋放該臨界資源. 這個缺點在互斥器(Mutex)中得到了彌補.

3、  互斥量（Mutex）

互斥器的功能和臨界地區很相似. 區別是：Mutex所花費的時間比Critical Section多的多，但是Mutex是核心對象(Event、Semaphore也是)，可以跨進程使用，而且等待一個被鎖住的Mutex可以設定TIMEOUT，不會像Critical Section那樣無法得知臨界地區的情況，而一直死等.

4、  訊號量（Semaphore）

訊號量是最具曆史的同步機制. 訊號量是解決producer/consumer問題的關鍵要素.

3.0線程通訊

1.全域變數

進程中的線程間記憶體共用，這是比較常用的通訊方式和互動方式.

註：定義全域變數時最好使用volatile來定義，以防編譯器對此變數進行最佳化.  

2.Message訊息機制

常用的Message通訊的介面主要有兩個：PostMessage和PostThreadMessage，

PostMessage為線程向主視窗發送訊息. 而PostThreadMessage是任意兩個線程之間的通訊介面.

3.事件對象（CEvent對象）

4.0同步與互斥比較

• 所謂同步，是指散步在不同進程之間的若干程式片斷，它們的運行必須嚴格按照規定的某種先後次序來運行，這種先後次序依賴於要完成的特定的任務.
• 所謂互斥，是指散布在不同進程之間的若干程式片斷，當某個進程運行其中一個程式片段時，其它進程就不能運行它們之中的任一程式片段，只能等到該進程運行完這個程式片段後才可以運行

5.0 死結

產生死結的原因（1）競爭資源

（2）進程推進順序不當產生死結的必要條件

（1）互斥條件：一個資源在一段時間內只能被一個進程所使用，具有排它性.

（2）請求和保持：一個進程在請求新資源而阻塞時，對已獲得資源又保持不放.

（3）不剝奪：進程已獲得的資源，在未使用完之前不能被剝奪，只能在使用完時由自己釋放.

（4）環路等待：在發生死結時，必然存在一個進程--資源的環形鏈. 即進程集合{P1，P2，...，Pn}中的P1正在等待P2佔用的資源，P2正在等待P3佔用的資源，...，Pn正在等待P1佔用的資源.