為了在多線程環境中確保線程對共享資源的有序訪問，C++ 提供了以下線程同步機制：互斥鎖（Mutex）：提供對臨界區的互斥訪問，確保同一時間僅有一個線程訪問。條件變數（Condition Variable）：與互斥鎖搭配使用，等待特定條件滿足後繼續執行。讀寫鎖（Reader-Writer Lock）：允許多個執行緒同時讀取共享資源，但僅允許單一執行緒寫入。信號量（Semaphore）：控制對有限資源的訪問，提供等待資源可用並釋放資源的功能。在實戰案例中，我們可以使用互斥鎖來保護線程安全隊列的訪問，確保 push 和 pop 操作的線程安全性。
C++ 執行緒同步機制的比較和對比
在多執行緒環境中，執行緒同步機制至關重要，它確保了執行緒之間的有序存取共享資源，防止資料競爭和死鎖。 C++ 語言提供了多種同步執行緒的機制，每種機制都有其獨特的優點和缺點。本文將比較和對照 C++ 中最常用的執行緒同步機制，並提供實戰案例。
互斥鎖（Mutex）
互斥鎖是最基本的執行緒同步機制，它透過對臨界區的存取提供互斥，確保任何時刻只有一個執行緒可以存取臨界區。互斥鎖可以透過 std::mutex 類別建立。
// 创建互斥锁 std::mutex m; // 加锁 m.lock(); // 访问临界区 // ... // 解锁 m.unlock();
條件變數（Condition Variable）
條件變數用於等待特定條件滿足後才繼續執行。它通常與互斥鎖一起使用，以確保條件檢查和狀態更新的原子性。
// 创建条件变量
std::condition_variable cv;
// 获取锁
std::mutex m;
m.lock();
// 等待条件满足
while (!condition) {
cv.wait(m);
}
// 更新状态
// ...
// 解锁
m.unlock();讀寫鎖定（Reader-Writer Lock）
#讀取寫入鎖定允許多個執行緒同時讀取共享資源，但只有單一執行緒可以寫入共享資源。這提高了讀取操作的效能，同時確保了寫入作業的排他性。 C++ 中可以使用 std::shared_mutex 類別建立讀寫鎖定。
// 创建读写锁 std::shared_mutex rw; // 获取读锁 rw.lock_shared(); // 读取共享资源 // ... // 解锁读锁 rw.unlock_shared(); // 获取写锁 rw.lock(); // 写入共享资源 // ... // 解锁写锁 rw.unlock();
信號量（Semaphore）
信號量是一個同步原語，用於控制對有限資源的存取。它提供了等待資源可用並釋放資源的功能。
// 创建信号量，初始值为 3 std::counting_semaphore<3> sem(3); // 等待资源可用 sem.acquire(); // 使用资源 // ... // 释放资源 sem.release();
實戰案例
執行緒安全佇列
假設我們有一個用於管理任務的執行緒安全性佇列。佇列的 push 和 pop 操作必須是執行緒安全的，以防止資料競爭。
我們可以使用互斥鎖來保護佇列的訪問，如下所示：
// 线程安全队列类
struct Queue {
std::mutex m;
std::queue<int> q;
void push(int value) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m); // 自动获取和释放锁
q.push(value);
}
int pop() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
if (q.empty()) {
throw std::runtime_error("队列为空");
}
int value = q.front();
q.pop();
return value;
}
};透過使用互斥鎖，我們確保了任何時刻只有一個執行緒可以訪問佇列，從而保證了線程安全性。
以上是伺服器架構中 C++ 執行緒同步機制的比較和對比的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
