深入线程安全：单例、智能指针与同步原语 1. 线程安全的单例模式 1. 什么是设计模式？ 设计模式详解：单例、线程安全、反模式 | B 站 设计模式 是一套经过总结、优化的 代码设计经验，它解决的是软件中 可复用性、可维护性、可扩展性 问题。需要注意的是：它不是具体代码，而是解决特定问题的通用模板。 设计模式分为三类： 分类 说明 举例 创建型 处理对象创建 单例、工厂、建造者 结构型 处理类/对象组合 适配器、装饰器、组合、代理 行为型 处理对象交互 观察者、策略、状态机、职责链等 2. 什么是单例模式 定义： 单例模式是一种 创建型设计模式，它保证 某个类在整个程序运行过程中只有一个实例，并提供全局访问点。其核心思想是： 通过私有构造函数和静态实例控制对象创建。 例如：数据库连接池、配置管理类、线程池、日志管理器等，通常用单例实现。 3. 单例模式的特点 唯一性：类只能有一个实例。 全局访问：提供统一的访问接口，无需重复创建对象。 自行实例化：单例类自己负责创建唯一实例。 4. 饿汉 VS 懒汉（实现方式） 吃完饭，立刻洗碗，这种就是饿汉方 ...

线程池与线程封装 1. 线程池 1. ThreadPool.hpp 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191# ...

生产者 - 消费者模型（CP 问题） 1. 生产者-消费者模型（CP 问题）是什么？ 这是并发编程中最经典的问题之一，主要描述 两个线程/进程之间的数据交换协作问题： 生产者：不断生产数据，放入缓冲区（仓库、通道）。 消费者：不断从缓冲区中取出数据进行处理。 但问题在于： 缓冲区有 容量限制。 多线程并发会导致 竞争访问资源。 所以需要设计好 同步机制（比如互斥锁、条件变量、信号量等）保证： 生产者不能在缓冲区满的时候继续放； 消费者不能在缓冲区空的时候继续取； 多个线程操作共享资源不会冲突。 2. 什么是“解耦”？为什么要解耦？ 1. 解耦的本质 解耦指的是将系统中的不同组件或模块之间的依赖关系降低，使它们能够独立地进行开发、修改和维护。在生产者 - 消费者模型中，解耦就是要让生产者和消费者之间的直接关联尽可能减少，各自可以独立地运行和变化，而不会因为一方的改变对另一方造成过大的影响。简单来说 解耦就是降低模块之间的依赖性，提高系统的可扩展性和灵活性。 在 CP 问题中，供货商和消费者通过缓冲区（超市）进行 间接通信，实现了解耦。 2. 为什么要解耦？ 不解耦的弊 ...

深入理解线程间同步与互斥 1. 什么是线程互斥？ 简单来说，线程互斥就是当一个线程在访问某个共享资源时，其他线程不能同时访问。就好像多个线程都想去用一台打印机，为了避免打印乱套，得保证同一时间只有一个线程能使用，这就是互斥。 线程互斥 就是为了防止多个线程 同时访问某个共享资源（如变量、文件、临界区），导致数据错误或冲突。 先来看一段代码： 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475#include <iostream>#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <vector>#include <string>#include <unistd.h>using namespace std;#define NUM 5 ...

线程控制 1. POSIX 线程库 1. 什么是 POSIX 线程库（pthread） POSIX（Portable Operating System Interface）线程库，又称（简称） pthread（POSIX Threads），是 Unix 系统下的标准化多线程编程接口（IEEE POSIX 标准（IEEE 1003.1c）定义的线程接口）。它提供了一组函数，用于在同一进程内创建、管理和同步多个线程，实现并发和并行处理。 pthread 线程库是应用层的原生线程库： 应用层指的是这个线程库并不是系统接口直接提供的，而是由第三方帮我们提供的。大部分 Linux 系统都会默认带上该线程库（原生的）。与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以 pthread_ 打头的。要使用这些函数库，要通过引入头文件 <pthreaad.h>，链接这些线程函数库时，要使用编译器命令的 -lpthread 选项。 2. 特点 与操作系统紧密集成，性能开销小。 接口统一，可移植性好。 支持线程同步（互斥锁、条件变量）、线程属性设置等丰富功能。 线程共享同一进程的内 ...

线程概念 1. 什么是线程？它和进程的关系？ 1. 粒度：执行的“颗粒大小” 粒度（Granularity） 是个比喻术语，表示一个单位在调度或执行上的“精细程度”。举例说明： 进程 是一个较大单位（粗粒度）：拥有独立地址空间、资源。 线程 是进程内部的小单位（细粒度）：共享地址空间，调度更轻便。 比喻一下：一个公司（进程）可能有多个部门（线程），每个部门是公司内部的执行单位，共享同一个资源（办公室、资金）。 线程执行进程的代码（粒度细） 多线程可以同时执行同一个进程的多个代码分支，这比进程切换效率高。 一个进程内部多个线程共同完成任务，就像车间里多个工人一起干活。 2. 线程的定义 线程是操作系统调度的最小执行单位。 在用户/开发者角度看：线程是进程中的“执行分支”，多个线程可以并发执行进程中的不同任务。 在内核角度看：内核调度的是线程（Linux 称为“轻量级进程”），不是传统意义上的进程。 CPU 视角：只有“执行流”，每个 task_struct（无论是进程还是线程）在 CPU 看来都是“可调度实体”。因此 Linux 把线程干脆叫“轻量级进 ...

进程信号 —— 信号的处理 Linux 进程信号【信号处理】 | CSDN 1. 捕捉/处理信号（进程地址空间） 1. 内核空间与用户空间 每一个进程都有自己的进程地址空间，该进程地址空间由内核空间和用户空间组成： 用户所写的代码和数据位于用户空间，通过用户级页表与物理内存之间建立映射关系。 内核空间存储的实际上是操作系统代码和数据，通过内核级页表与物理内存之间建立映射关系。 内核级页表是一个全局的页表，它用来维护操作系统的代码与进程之间的关系。因此，在每个进程的进程地址空间中，用户空间是属于当前进程的，每个进程看到的代码和数据是完全不同的，但内核空间所存放的都是操作系统的代码和数据，所有进程看到的都是一样的内容。 操作系统本质上就是一个“基于时钟中断的死循环” ，它通过中断机制不断调度任务，实现多任务并发的“假象”。 OS 本身并没有“结束”的时候，它一直在“看有没有事要做”。 它开机后就进入一个大循环：看有没有进程要运行（调度）、看有没有中断发生、处理完后继续循环，这个循环不会退出，除非关机。 时钟中断就像是操作系统的心跳，每隔一段时间就“敲一下操作系统”：“该换人干 ...

进程信号 —— 信号的保存 1. 信号的其他相关概念 概念 含义 例子 信号产生（Generate） 内核决定给进程发送一个信号 比如你按了 Ctrl+C，系统决定给你的程序发一个 SIGINT 信号，就像同事敲了你的门说“有事” 信号未决（Pending） 信号已经产生，但还没被处理，只能排队等着 你正在开会，同事敲了门，但你没理他，他的请求被记下来了，等你有空再处理 信号阻塞（Blocked） 你设置了“我暂时不想处理这些信号” 你提前设置了“开会期间不接电话”，这些信号来了也只能排队等待，不会立刻打断你 信号递达（Delivery） 信号从 pending 状态变为被处理的状态 你开完会，系统发现有一个 SIGINT 在排队，于是开始处理它，触发你设置的处理函数 信号处理（Handler） 你决定怎么处理这个信号（默认、忽略、自定义函数） 你决定怎么处理这个信号：1. 默认处理（系统帮你处理）2. 忽略处理（假装没发生）3. 自定义函数（你写好逻辑来处理） 阻塞 ≠ 忽略 ≠ 未决： 阻塞 是控制递达的时机，信号仍然会记录下来（进入 pend ...

进程信号 —— 信号的产生 首先，本节的信号和上一节的信号量没有任何关系！它们的关系就像老婆饼和老婆，没有任何关系！后面的内容主要是根据 信号的产生 → 信号的保存 → 信号的处理 来进行讲解。 Linux 中的 31 个普通信号 1. 信号的概念 1. 生活中的信号 生活中常见的信号，比如： 闹钟：闹钟响 = 通知你该起床了。 红绿灯：红灯亮 = 告诉你该停下来了。 电话：响铃 = 通知你有人呼叫你，需要你接听。 警报器：火警 = 紧急中断，要求人立刻撤离。 可见，信号本质就是“通知 + 响应”，核心思想是：不需要你一直盯着，只要有事就异步提醒你。 2. 信号的定义与理解 信号是一种 异步通知机制。用来 通知进程 发生了某种 异步事件。本质：操作系统向一个进程发送一个整数编号（信号编号），告诉它“发生了某件事”，要求它“采取行动”或“做出响应”。 Q：你怎么认识这些信号？ A：有人教我 → 我记住了。认识：① 识别信号 ② 知道信号的处理方法。即便现在没有信号产生，我们也知道信号产生后该干什么。那么我们是谁？站在 OS 层面，我们自然是进程啦~ 一个进程必须具备识别和 ...