C++ 进程间同步：信号量与互斥体 大家好，今天我们来深入探讨 C++ 中进程间同步的两种重要原语：信号量（Semaphore）和互斥体（Mutex）。在多进程并发编程中，这两个工具至关重要，它们能够确保多个进程在访问共享资源时的正确性和一致性，避免出现数据竞争和其他并发问题。 1. 进程间同步的必要性 在单进程环境下，线程间的同步机制已经可以解决大部分并发问题。但是，当程序涉及到多个独立的进程协同工作时，线程间的同步机制就无法直接应用。这是因为： 地址空间隔离: 每个进程都有自己独立的地址空间，线程共享同一个地址空间，因此线程间同步可以直接通过共享内存来实现。而进程间不能直接访问彼此的内存。 资源竞争: 多个进程可能需要访问同一个文件、网络端口、硬件设备或其他系统资源，如果没有适当的同步机制，就会导致资源竞争。 因此，我们需要进程间同步机制，允许进程以可控的方式共享资源和进行通信。 2. 信号量（Semaphore） 信号量是一种计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。它维护一个整数值，表示可用资源的数量。进程可以通过 wait (或 acquire, P操作) 操作来减少信号量的 …
C++ OpenMP实现任务、数据与循环并行化：调度策略与同步原语的底层机制
C++ OpenMP实现任务、数据与循环并行化：调度策略与同步原语的底层机制 各位同学，大家好！今天我们深入探讨C++ OpenMP中任务并行、数据并行和循环并行化，并详细分析其调度策略和同步原语的底层机制。OpenMP (Open Multi-Processing) 是一个应用程序编程接口 (API)，支持共享内存多处理系统上的并行编程。它由一组编译器指令、库例程和环境变量组成，允许开发者轻松地将串行程序转换为并行程序。 1. OpenMP 概述与基本概念 OpenMP基于fork-join模型。程序开始时以单个线程（主线程）执行。当遇到并行区域时，主线程fork出一组线程，形成一个线程组。线程组中的所有线程并行执行并行区域内的代码。并行区域执行完毕后，所有线程join回主线程，程序继续以单线程方式执行。 核心概念： 并行区域 (Parallel Region): 程序中需要并行执行的代码块。使用#pragma omp parallel指令定义。 线程 (Thread): 执行代码的独立实体。 线程组 (Team): 由主线程fork出的一组线程。 工作共享构造 (Work-Shar …
Asyncio中的同步原语（Lock, Semaphore, Event）：在非阻塞环境下的实现机制
Asyncio 同步原语：非阻塞环境下的实现机制 大家好！今天我们来深入探讨 asyncio 库中的同步原语，包括 Lock、Semaphore 和 Event，重点分析它们在非阻塞环境下的实现机制。在传统的并发编程中，我们依赖线程和锁来保证共享资源的安全访问。但在 asyncio 的单线程事件循环模型下，直接使用线程锁会导致阻塞，破坏异步并发的特性。因此，asyncio 提供了一套专门设计的同步原语，它们基于协程和 future 实现，能够在不阻塞事件循环的情况下进行同步操作。 1. 为什么需要同步原语？ 在 asyncio 中，多个协程并发执行，共享相同的事件循环和内存空间。如果没有适当的同步机制，多个协程同时访问和修改共享资源可能会导致数据竞争和不一致性。例如，考虑一个简单的计数器： import asyncio counter = 0 async def increment(): global counter for _ in range(10000): counter += 1 async def main(): await asyncio.gather(increment( …
C++ 发布-订阅模式：基于并发原语实现高效事件系统
各位观众，各位朋友，欢迎来到今天的“C++并发原语与高效发布-订阅模式”讲座！今天咱们不搞虚的，直接上干货，用C++并发原语给你撸一个高性能的事件系统，让你的代码跑得飞起，告别卡顿！ 啥是发布-订阅模式？ 在咱们开始造轮子之前，先简单聊聊“发布-订阅”模式。这就像你订阅了一个报纸，报社（发布者）一有新消息（事件），就会自动送到你的邮箱（订阅者）。简单来说： 发布者 (Publisher): 负责产生事件。 订阅者 (Subscriber): 负责接收特定类型的事件。 事件 (Event): 包含特定信息的对象。 消息队列/事件总线 (Message Queue/Event Bus): 连接发布者和订阅者的中间件。 好处嘛，那就是解耦！发布者和订阅者不需要知道彼此的存在，全靠事件总线这个“媒婆”牵线搭桥。 为啥要用并发原语？ 单线程的发布-订阅模式？那还不如用函数指针回调呢！我们追求的是高性能，充分利用多核CPU的优势。所以，并发原语是关键。我们要保证： 线程安全： 多个线程同时发布和订阅事件，数据不能乱。 高效： 尽可能减少锁的竞争，提高吞吐量。 并发原语选型： 并发原语 优点 缺点 …