线程同步2操作系统实验

在多任务操作系统环境下，进程和线程的同步控制是多线程和多进程编程的一个重点。其中，线程同步是指多个线程在执行过程中需要访问共享资源时，保证每个线程都能按照一定的顺序访问共享资源，避免出现数据不一致或者其他问题。常见的线程同步方式包括临界区、互斥量、信号量等。

临界区是线程同步的一种方式，即它在同一时刻只允许一个线程进入，其他线程只能等待。在进入临界区之前，需要获取一个锁，执行完临界区代码后再释放锁。这样可以保证在同一时刻只有一个线程在执行临界区代码，避免出现数据竞争等问题。

下面是一个示例代码，其中包括两个线程，一个写线程和一个读线程，它们共享一个数组A。写线程对数组进行10次写操作，每次写操作对A的每个元素赋一个相同的值；读线程对数组进行10次读操作，每次读操作输出A中所有元素的值。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#define THREAD_NUM 2
#define ARRAY_SIZE 10

int A[ARRAY_SIZE];
pthread_mutex_t mutex;

void *write_thread(void *arg) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        for (j = 0; j < ARRAY_SIZE; j++) {
            A[j] = i;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *read_thread(void *arg) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        for (j = 0; j < ARRAY_SIZE; j++) {
            printf("%d ", A[j]);
        }
        printf("\n");
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t threads[THREAD_NUM];
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_create(&threads[0], NULL, write_thread, NULL);
    pthread_create(&threads[1], NULL, read_thread, NULL);
    pthread_join(threads[0], NULL);
    pthread_join(threads[1], NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

运行结果可能会出现数据不一致的情况，因为读线程和写线程没有进行同步。为了解决这个问题，可以使用互斥量来进行同步。修改后的代码如下：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#define THREAD_NUM 2
#define ARRAY_SIZE 10

int A[ARRAY_SIZE];
pthread_mutex_t mutex;

void *write_thread(void *arg) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        for (j = 0; j < ARRAY_SIZE; j++) {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            A[j] = i;
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *read_thread(void *arg) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        for (j = 0; j < ARRAY_SIZE; j++) {
            printf("%d ", A[j]);
        }
        printf("\n");
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t threads[THREAD_NUM];
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_create(&threads[0], NULL, write_thread, NULL);
    pthread_create(&threads[1], NULL, read_thread, NULL);
    pthread_join(threads[0], NULL);
    pthread_join(threads[1], NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}