柚子快報邀請碼778899分享：QT的互斥量和信號量

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文章目錄

一、mutex互斥量1、mutex2、相關(guān)成員函數(shù)

二、semaphore信號量1、信號量2、成員函數(shù)

三、Linux內(nèi)核中的互斥鎖、讀寫鎖、自旋鎖、信號量四、QT簡單日志類代碼

一、mutex互斥量

1、mutex

目的是保護(hù)對象、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或代碼段，以便一次只有一個線程可以訪問它。

QMutex mutex;

int number = 6;

void method1()

{

mutex.lock();

number *= 5;

number /= 4;

mutex.unlock();

}

void method2()

{

mutex.lock();

number *= 3;

number /= 2;

mutex.unlock();

}

2、相關(guān)成員函數(shù)

QMutex::QMutex(QMutex::RecursionMode mode)

//構(gòu)造一個新的互斥對象?；コ怄i是在未鎖定狀態(tài)下創(chuàng)建的。

//如果模式是QMutex:：Recursive，則線程可以多次鎖定同一個互斥對象，

//并且在進(jìn)行相應(yīng)數(shù)量的unlock（）調(diào)用之前，該互斥對象不會被解鎖。

//否則，線程可能只鎖定一次互斥對象。默認(rèn)值為QMutex:：NonRecursive。

//遞歸互斥量比非遞歸互斥量慢，占用的內(nèi)存也更多。

bool QMutex::isRecursive() const

//如果這個互斥量為遞歸返回true.

void QMutex::lock()

//鎖定互斥對象。如果另一個線程鎖定了互斥鎖，那么這個調(diào)用將被阻塞，直到該線程將其解鎖。

//如果該互斥對象是遞歸互斥對象，則允許在同一線程的同一互斥對象上多次調(diào)用該函數(shù)。

//如果這個互斥對象是非遞歸互斥對象，那么當(dāng)互斥對象被遞歸鎖定時，這個函數(shù)將死鎖定。

bool QMutex::try_lock()

//嘗試鎖定互斥對象。如果已獲得鎖，此函數(shù)將返回true；否則返回false。

//提供此功能是為了與標(biāo)準(zhǔn)庫概念Lockable兼容。它相當(dāng)于tryLock（）。

bool QMutex::tryLock(int timeout = 0)

//嘗試鎖定互斥對象。如果已獲得鎖，此函數(shù)將返回true；否則返回false。

//如果另一個線程鎖定了互斥鎖，則此函數(shù)最多會等待超時毫秒，以便互斥鎖可用。

template bool QMutex::try_lock_for(std::chrono::duration duration)

//嘗試鎖定互斥對象。如果已獲得鎖，此函數(shù)將返回true；否則返回false。

//如果另一個線程鎖定了互斥鎖，此函數(shù)將等待duration時間，以使互斥鎖可用。

//注意：傳遞一個負(fù)的持續(xù)時間作為持續(xù)時間相當(dāng)于調(diào)用try_lock（）。此行為與tryLock（）不同。

template bool QMutex::try_lock_until(std::chrono::time_point timePoint)

//嘗試鎖定互斥對象。如果已獲得鎖，此函數(shù)將返回true；否則返回false。

//如果另一個線程鎖定了互斥鎖，此函數(shù)將等待timepoint時間，以使互斥鎖可用。

//注意：傳遞一個timepoint作為持續(xù)時間相當(dāng)于調(diào)用try_lock（）。此行為與tryLock（）不同。

以上三個方法

//如果獲得了鎖，則必須使用unlock（）解鎖互斥鎖，然后另一個線程才能成功鎖定它。

//如果該互斥對象是遞歸互斥對象，則允許在同一線程的同一互斥對象上多次調(diào)用該函數(shù)。

//如果這個互斥鎖是非遞歸互斥鎖，那么當(dāng)試圖遞歸鎖定互斥鎖時，這個函數(shù)總是返回false。

void QMutex::unlock()

//解鎖互斥鎖。試圖解鎖與鎖定互斥鎖的線程不同的線程中的互斥鎖會導(dǎo)致錯誤。

//解鎖未鎖定的互斥對象會導(dǎo)致未定義的行為。

二、semaphore信號量

1、信號量

信號量是互斥鎖的一種推廣。信號量通常用于保護(hù)一定數(shù)量的相同資源。信號量支持兩種基本的操作，acquire() 和 release()。**acquire(n)**嘗試獲取n個資源，如果沒有那么多可用資源，那么調(diào)用將被阻止，直到可以獲取到n個資源；release(n) 釋放n個資源。

QSemaphore sem(5); // sem.available() == 5

sem.acquire(3); // sem.available() == 2

sem.acquire(2); // sem.available() == 0

sem.release(5); // sem.available() == 5

sem.release(5); // sem.available() == 10，此時資源數(shù)超過初始值

sem.tryAcquire(1); // sem.available() == 9, returns true

sem.tryAcquire(250); // sem.available() == 9, returns false

2、成員函數(shù)

QSemaphore::QSemaphore(int n = 0)

//創(chuàng)建新的信號量并且初始化資源的數(shù)量，資源視為n，默認(rèn)為0；

void QSemaphore::acquire(int n = 1)

//嘗試獲取信號量保護(hù)的n個資源。如果n>available（），則此調(diào)用將阻塞，直到有足夠的資源可用為止。

int QSemaphore::available() const

//返回信號量當(dāng)前可用的資源數(shù)。這個數(shù)字永遠(yuǎn)不能是負(fù)數(shù)。

void QSemaphore::release(int n = 1)

//釋放n個信號量保護(hù)的資源

bool QSemaphore::tryAcquire(int n = 1)

//嘗試獲取n個信號量保護(hù)的資源，如果獲取到返回為true,

//如果 available() < n，則立即返回false，不會調(diào)用任何資源

bool QSemaphore::tryAcquire(int n, int timeout)

//嘗試獲取n個信號量保護(hù)的資源，如果獲取到返回為true,

//如果available（）＜n，則此調(diào)用最多將等待超時毫秒，以便資源變?yōu)榭捎谩?/p>

//注意：傳遞一個負(fù)數(shù)作為超時相當(dāng)于調(diào)用acquire（），即如果超時為負(fù)數(shù)，此函數(shù)將永遠(yuǎn)等待資源可用。

三、Linux內(nèi)核中的互斥鎖、讀寫鎖、自旋鎖、信號量

1、互斥鎖（mutex） 是最常用的鎖，它可以保護(hù)共享資源，使得在某個時刻只有一個線程或進(jìn)程可以訪問它。讀寫鎖（rwlock）則可以同時允許多個線程或進(jìn)程讀取共享資源，但只允許一個線程或進(jìn)程寫入它。自旋鎖（spinlock）可以用來保護(hù)共享資源，使得在某個時刻只有一個線程或進(jìn)程可以訪問它，但它會使線程或進(jìn)程“自旋”，直到獲得鎖為止。最后，信號量（semaphore）可以用來控制對共享資源的訪問，以保證其他線程或進(jìn)程可以安全地訪問它們。

2、讀寫鎖（rwlock） 是一種用于控制多線程訪問共享資源的同步機(jī)制。當(dāng)一個線程需要讀取共享資源時，可以獲取讀取鎖，這樣其他線程就可以同時讀取該資源，而不會引發(fā)沖突。當(dāng)一個線程需要寫入共享資源時，可以獲取寫入鎖，這樣其他線程就不能訪問該資源，從而保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

3、自旋鎖（spinlock） 是一種簡單而有效的用于解決多線程同步問題的鎖。它是一種排他鎖，可以在多線程環(huán)境下保護(hù)共享資源，以防止多個線程同時對該資源進(jìn)行訪問。自旋鎖的基本原理是，當(dāng)一個線程試圖獲取鎖時，它會不斷嘗試獲取鎖，直到成功為止。在這期間，線程不會進(jìn)入休眠狀態(tài)，而是一直處于忙等待（busy-waiting）狀態(tài)，這也就是自旋鎖的由來。

4、信號量（semaphore） 是一種常用的同步機(jī)制，它可以用來控制多個線程對共享資源的訪問。它有助于確保同一時間只有一個線程能夠訪問共享資源，從而避免資源沖突和競爭。信號量是一種整數(shù)計數(shù)器，用于跟蹤可用資源的數(shù)量。當(dāng)一個線程需要訪問共享資源時，它首先必須獲取信號量，這會將信號量的計數(shù)器減少1，而當(dāng)它完成訪問共享資源后，它必須釋放信號量，以便其他線程也可以訪問共享資源。 更多詳細(xì)介紹

四、QT簡單日志類代碼

1、頭文件

#ifndef LOG_H

#define LOG_H

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

/***************************************

* 說明：日志功能的單線程實現(xiàn)

* 作者：caokexiang

* 時間：20240522

******************************************/

class QSimpleLog : public QThread

{

Q_OBJECT

public:

QSimpleLog(QString const& fileName);

public:

/***************************************

* 說明: 將記錄寫入日志文件（寫入中文需要提前使用QString::fromLocal8Bit轉(zhuǎn)變字符格式）

* 參數(shù)： msg：待寫入的信息

* 作者：caokexiang

* 時間：20240522

******************************************/

void write(const QString& msg);

virtual void run();

private:

QString const fileName; // 文件名

QList m_msg; //寫入線程的消息隊列

QMutex m_mutex; //對m_msg進(jìn)行線程安全保護(hù)的互斥信號量

QSemaphore m_synSem; //同步信號量，當(dāng)消息隊列未進(jìn)入時，線程處于阻塞狀態(tài)，可以避免while一直死循環(huán)

};

#endif

2、源文件

#include "QSimpleLog.h"

QSimpleLog::QSimpleLog(QString const &fileName) : m_synSem(0), fileName(fileName){//初始化信號量，初始資源為0

}

void QSimpleLog::write(const QString& msg)

{

m_mutex.lock();

QString currentDateTime = QDateTime::currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss ddd");

QString message = QString("[%1]: %2").arg(currentDateTime).arg(msg);

m_msg.push_back(message);

m_mutex.unlock();

m_synSem.release(); //資源數(shù)增加1

}

void QSimpleLog::run()

{

while (true){

m_synSem.acquire();

m_mutex.lock();

if (m_msg.isEmpty()){

continue;

}

QString message = m_msg.front();

m_msg.pop_front();

QFile file(fileName);

file.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Append);

QTextStream text_stream(&file);

text_stream << message << "\r\n";

file.flush();

file.close();

m_mutex.unlock();

}

}

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