Linux并发与通信

并发控制中主要考虑线程之间的通信(线程之间以何种机制来交换信息)与同步(读写等待，竞态条件等)模型，在命令式编程中，线程之间的通信机制有两种：共享内存和消息传递。Java就是典型的共享内存模式的通信机制；而Go则是提倡以消息传递方式实现内存共享，而非通过共享来实现通信。

在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信。在消息传递的并发模型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信。同步是指程序用于控制不同线程之间操作发生相对顺序的机制。在共享内存并发模型里，同步是显式进行的。程序员必须显式指定某个方法或某段代码需要在线程之间互斥执行。在消息传递的并发模型里，由于消息的发送必须在消息的接收之前，因此同步是隐式进行的。

进程/线程间的通信

操作系统的主要任务是管理计算机的软件、硬件资源。现代操作系统的主要特点是多用户和多任务，也就是程序的并行执行。所以操作系统就借助于进程来管理计算机的软、硬件资源，支持多任务的并行执行。要并行执行就需要多进程、多线程。因此多进程和多线程间为了完成一定的任务，就需要进行一定的通信。而线程间通信又和进程间的通信不同。由于进程的数据空间相对独立而线程是共享数据空间的，彼此通信机制也很不同。

Linux中的进程，是有 fork() 系统调用创建的，进程间都有独立的地址空间，他们之间不能直接通信，必须通过一些IPC进程进程间通信机制来完成。常见的IPC有：管道，命名管道，信号，信号量，共享内存以及socket等。Linux中的线程，是 clone() 系统调用创建的,一个进程下的线程间是共享内存空间的，故线程A可以之间访问线程B中定义的变量。比起进程复杂的通信机制（管道、匿名管道、消息队列、信号量、共享内存、内存映射以及socket等），线程间通信要简单的多。

因为同一进程的不同线程共享同一份全局内存区域，其中包括初始化数据段、未初始化数据段，以及堆内存段，所以线程之间可以方便、快速地共享信息。只需要将数据复制到共享（全局或堆）变量中即可。不过，要避免出现多个线程试图同时修改同一份信息。线程中常用的通信机制包括了锁、信号量与信号：

• 锁：包括互斥锁、条件变量、读写锁；互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。使用条件变量可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的，条件变量始终与互斥锁一起使用。读写锁允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。

• 无名信号量（Semaphore）：无名信号量只用于线程间的同步，有名信号量只用于进程间通信。信号量是属于POSIX:SEM的，不是属于POSIX:THR的，需要的文件头是。两者的共同点都是相当于计数器，用于限制多个进程对有限共享资源的访问。

• 信号（Signal）：线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。

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