C语言中的线程信号控制详解
一、场景介绍
存在三个线程,一个主线程和两个子线程(子线程数量不固定)。为了节省频繁创建销毁线程造成的资源浪费,将这些线程设置为常驻线程。但这样引入了一个新的问题,如何协调这些线程完成工作。
主线程内是循环检测某个文件夹内文件的变动,当文件夹内出现新的文件时,更新可拷贝文件列表,并告知子线程开始干活;子线程拷贝结束后需要告知主线程任务完成了,主线程开始下一轮检测。
二、解决方法
1、临时线程
主线程每次检测完毕后,新建子线程执行拷贝任务,并阻塞等待线程任务的结束。
#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)优点
逻辑简单
(2)缺点
频繁创建与销毁线程,资源浪费。
2、全局变量信号
定义一个全局变量作为线程的控制信号。
主线程将该信号设置为子线程的个数的负数,以启动子线程。
当该信号小于 0 时,子线程开始启动。子线程的启动与任务完毕都需要将该信号加一。
当主线程检测到该信号为线程总数时推导子线程本次任务结束。
(1)优点
子线程作为常驻线程,节省了一定的资源。
(2)缺点
子线程与主线程在等待信号的过程中要么造成 CPU 的空转,要么 sleep 会增加程序的处理时延。
而且,子线程启动与结束都对全局信号进行加一的操作,极端情况(某些线程执行速度存在极端差异)下可能造成信号控制的紊乱。
3、信号量
使用两组信号:start_signal 和 over_signal。
主线程启动子线程时,需要将 start_signal 赋值为子线程数,over_signal 赋值为0.
子线程执行down(start_signal) ,该操作执行成功即可执行任务逻辑,执行完后 up(over_signal)。
主线程需要执行 num 次down(over_signal)操作,只有所有子线程执行结束,该操作才可以执行完成。
在等待执行信号down和up的过程中,线程都是阻塞的,不会造成 CPU 的空转,当信号可操作时也会立即执行,不会增加操作时延。
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