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article 2025/3/19 0:49:52

生产者与消费者模型

针对的场景：在一个程序中既有数据的产生又有数据的处理的这种逻辑场景

模型实现：

生产者线程，产生数据。消费者线程，处理数据。

中间通过线程安全的缓冲区实现交互。

好处：解耦合（减少模块之间的依赖性，提高程序的独立性），支持并发（指应用能

够交替执行不同的任务,其实并发有点类似于多线程的原理），支持忙闲不均

实现：俩类线程的创建+线程安全的任务队列

信号量

1、本质

计数器+pcb等待队列

2、操作

P操作：对计数器进行计数判断，计数-1；如果<=0则阻塞执行流，否则返回正确。

V操作：计数+1，唤醒一个pcb等待队列中的执行流

3、作用

实现进程或线程间的同步和互斥。

4、互斥

将计数器初始化为1，表示资源只有一个。

在访问资源之前进行P操作，访问资源完毕后进行V操作，模拟实现加锁与解锁

5、同步

通过计数器对已有资源进行计数。

在访问资源之前进行P操作，访问资源完毕后进行V操作。

6、接口

P操作：sem_t / sem_init / sem_wait & sem_timewait & sem_trywait

V操作：sem_post / sem_destroy

锁的种类

可重入锁与不可重入锁，乐观锁与悲观锁，自旋锁，读写锁。

线程池

一个或多个线程+线程安全的任务队列

工作线程不断的从任务队列中取出任务进行处理。

1、适用场景

有大量请求需要并发处理的场景。

2、优点

线程池中的线程数量以及缓冲区大小有最大线程，能够避免资源耗尽系统崩溃的风险
避免了大量线程的创建及销毁所带来的时间成本

3、实现

创建一堆工作线程，以及一个线程安全的任务队列

线程安全的单例模式

1、应用场景

一个类只能实例化一个对象的场景。

2、优点

避免同一时刻不同对象可能存在不同数据的不统一情况，以及统一管理思想。

3、实现

一个类只能实例化一个对象
提供统一接口访问

4、饿汉

资源的静态化，对象在程序起始阶段完成构造，构造函数私有化

class singleton{
private:
    T data;
    static singleton_eton;//static
    singleton（）{}
public：
    static singleton *get_instance()//static
    {
        return &_eton;
    }
};

singleton singleton::_eton;//静态对象需要在类外定义

优点：在构造对象时不需要考虑考虑线程安全的问题。

缺点：程序初始化时间比较长。

5、懒汉

延迟加载的思想，程序初始化速度快。

class singleton {
private:
	static singleton* _eton;
	static std::mutex_mutex;
	singleton(){}
public:
	static singleton* get_instance() {
		_mutex.lock();
		if (_eton == NULL) { 
			_mutex.lock();
			if (_eton == NULL) { _eton = new singleton(); }
			_mutex.unlock();
		}
		return _eton;
	}
};