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C语言中的线程信号控制详解

我要出家当道士 人气:0

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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