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掌握Linux多线程同步（生产者消费者模型实战教程）

主机测评网
系统教程
2026-01-30
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掌握Linux多线程同步（生产者消费者模型实战教程）

在Linux编程中，多线程技术被广泛用于提升程序性能，但线程间共享资源时容易引发竞争条件，因此线程同步成为关键。本教程将详细解释同步机制，并深入探讨生产者消费者模型，帮助小白从零理解并发编程。

一、多线程与同步基础

Linux多线程通过pthread库实现，允许多个任务并行执行。然而，当线程访问共享数据（如全局变量）时，可能导致数据不一致，这就需要线程同步来协调。常见的同步工具包括互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition Variable）。互斥锁确保同一时间只有一个线程进入临界区，防止数据竞争。

掌握Linux多线程同步（生产者消费者模型实战教程） Linux多线程线程同步生产者消费者模型互斥锁第1张

二、生产者消费者模型详解

生产者消费者模型是一种经典的同步问题：生产者线程生成数据放入缓冲区，消费者线程从缓冲区取出数据。缓冲区是共享资源，必须使用线程同步来避免溢出或空取。在Linux中，这通常结合互斥锁和条件变量实现，确保线程安全。

三、Linux实现示例

以下是一个简单的C代码示例，展示如何使用pthread库实现生产者消费者模型。代码包含注释，便于理解。

    #include #include #include #define BUFFER_SIZE 5int buffer[BUFFER_SIZE];int count = 0; // 缓冲区当前数据量pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t cond_producer = PTHREAD_COND_INITIALIZER;pthread_cond_t cond_consumer = PTHREAD_COND_INITIALIZER;void* producer(void* arg) {    for (int i = 0; i < 10; i++) {        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁        while (count == BUFFER_SIZE) {            pthread_cond_wait(&cond_producer, &mutex); // 缓冲区满，等待        }        buffer[count++] = i; // 生产数据        printf("Produced: %d", i);        pthread_cond_signal(&cond_consumer); // 通知消费者        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁        sleep(1);    }    return NULL;}void* consumer(void* arg) {    for (int i = 0; i < 10; i++) {        pthread_mutex_lock(&mutex);        while (count == 0) {            pthread_cond_wait(&cond_consumer, &mutex); // 缓冲区空，等待        }        int data = buffer[--count]; // 消费数据        printf("Consumed: %d", data);        pthread_cond_signal(&cond_producer); // 通知生产者        pthread_mutex_unlock(&mutex);        sleep(2);    }    return NULL;}int main() {    pthread_t prod, cons;    pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL);    pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL);    pthread_join(prod, NULL);    pthread_join(cons, NULL);    return 0;}

代码解析：通过互斥锁保护共享变量count，条件变量控制线程等待和唤醒。这确保了生产者消费者模型的稳定运行，体现了Linux多线程同步的核心思想。