线程同步的一种实现

    为使系统中的多线程能有条不紊地运行，在系统中必须提供用于实现线程间同步和通信的机制。为了支持不同频率的交互操作和不同程度的并行性，在多线程OS中通常提供多种同步机制，如互斥锁、条件变量、计数信号量以及多读、单写锁等，下面就以互斥锁为例实现线程同步。

    其中， 程序中有两个线程，A、B ， 线程A是主线程，主要负责读取用户从终端中输入的字符串；而线程B是新建的线程，主要用于判断读取的字符串是否为结束符，如果不是，则向终端打印出刚才输入的字符串的长度并等待再次输入，否则结束程序。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <string.h>

void *thread_function(void *arg);
pthread_mutex_t work_mutex;
int time_to_exit=0; /*互斥量，保护工作区及额外变量time_to_exit*/

#define WORK_SIZE 1024
char work_area[WORK_SIZE]; /*工作区*/

int main()
{
	int res ;
	pthread_t a_thread;
	void *thread_result;
	res = pthread_mutex_init(&work_mutex,NULL); /*初始化工作区*/
	if(res!=0){
		perror("Mutex initialization failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	res = pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,NULL); /*创建新线程*/
	if(res!=0){
		perror("Thread creation failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	/*主线程A*/
	pthread_mutex_lock(&work_mutex);	//主线程对互斥量加锁
	printf("Input some text. Enter 'end' to finish\n");
	while(!time_to_exit){//当线程B遇到结束符后会将变量置为非零以结束循环
		fgets(work_area,WORK_SIZE,stdin);	//从终端向工作区中输入字符串
		pthread_mutex_unlock(&work_mutex);	//解锁互斥量
		while(1){
			pthread_mutex_lock(&work_mutex);			// 这里必须等待线程B释放后才能加锁，否则只能一直等待
			if(work_area[0]!='\0'){						 
				pthread_mutex_unlock(&work_mutex);	 
				sleep(1);								
			}else{
				break;
			}
		}
	}
	pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
	printf("\nWaiting for thread to finish...\n");
	res = pthread_join(a_thread,&thread_result);	//父线程等待子线程终止
	if(res!=0){
		perror("Thread join failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("Thread joined\n");
	pthread_mutex_destroy(&work_mutex);
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

/*新线程B*/
void *thread_function(void *arg)
{
	sleep(1);
	pthread_mutex_lock(&work_mutex);//等待线程A读取字符串并解锁后将互斥量加锁，以获取工作区资源
	while(strncmp("end",work_area,3)!=0){//判断是否遇到结束符end
		printf("You input %d characters\n",strlen(work_area)-1);
		work_area[0]='\0';
		pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
		sleep(1);
		pthread_mutex_lock(&work_mutex);
		while(work_area[0]=='\0'){//通过将第一个字符设置为NULL，通知线程A已完成字符统计
			pthread_mutex_unlock(&work_mutex);//解锁互斥量并等待线程A继续运行
			sleep(1);
			pthread_mutex_lock(&work_mutex);
		}
	}
	time_to_exit = 1;
	work_area[0] = '\0' ;
	pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
	pthread_exit(0);
}

在该程序中，新线程首先试图对互斥量加锁。如果它已经被加锁，这个调用将被阻塞直到锁被释放为止。一旦获得访问权，新线程将检查是否有申请退出程序的请求。如果有，就简单设置time_to_exit变量，再把工作区的第一个字符设置为'\0'，然后退出。如果不想退出，就对字符个数进行统计。然后把work_area数组中的第一个字符设置为'\0'。通过将第一个字符设置为NULL，通知线程A已完成字符统计。随后解锁互斥量并等待主线程继续运行。程序将周期性地尝试给互斥量加锁，如加锁成功，则检查主线程是否又有字符串需要统计。如没有，则解锁互斥量继续等待；否则将统计字符个数，并再次进入循环。