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隨著數(shù)字閱讀的普及,電子書(shū)籍已經(jīng)成為了人們?nèi)粘i喿x的主要方式之一。然而,在數(shù)字閱讀時(shí),讀者常常要面臨著一些問(wèn)題,如頁(yè)面響應(yīng)速度慢、界面卡頓甚至鎖屏等問(wèn)題。這些問(wèn)題主要是由于讀書(shū)軟件的鎖中斷機(jī)制不到位導(dǎo)致的。因此,研究Linux下的鎖中斷機(jī)制,能夠有效地保障電子書(shū)籍的安全閱讀。

一、鎖的機(jī)制
鎖是一種機(jī)制,用于協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或線程訪問(wèn)共享資源的順序。在多線程或多進(jìn)程并發(fā)的環(huán)境中,多個(gè)進(jìn)程或線程需要共同訪問(wèn)同一塊內(nèi)存,如果不加鎖,就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng),而加鎖能夠保證同一時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程或線程訪問(wèn)共享資源。
在Linux系統(tǒng)中,鎖分為兩種:互斥鎖和讀寫(xiě)鎖?;コ怄i是最常見(jiàn)的鎖,用于保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行代碼。讀寫(xiě)鎖可以同時(shí)允許多個(gè)線程讀數(shù)據(jù),但只能允許一個(gè)線程寫(xiě)數(shù)據(jù)。
二、中斷的機(jī)制
中斷是指由硬件設(shè)備向CPU發(fā)出的請(qǐng)求,要求CPU立即停止正在執(zhí)行的任務(wù),并轉(zhuǎn)去處理這個(gè)請(qǐng)求。在Linux系統(tǒng)中,中斷分為硬中斷和軟中斷。硬中斷由硬件直接向CPU發(fā)出,如硬盤(pán)讀寫(xiě)、網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)等。軟中斷則是由軟件觸發(fā)的,如系統(tǒng)調(diào)用、網(wǎng)絡(luò)中斷等。
中斷的機(jī)制可以有效地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但是當(dāng)多個(gè)進(jìn)程或線程同時(shí)訪問(wèn)共享資源時(shí),會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。因此,必須采用鎖的機(jī)制來(lái)保證同一時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程或線程訪問(wèn)共享資源。
三、鎖中斷的機(jī)制
鎖中斷機(jī)制是指在代碼執(zhí)行期間,如果一個(gè)進(jìn)程或線程正處于鎖定狀態(tài),中斷請(qǐng)求是否會(huì)被響應(yīng)。在不正確使用鎖的情況下,即使一個(gè)進(jìn)程或線程成功獲得了鎖,但是由于中斷請(qǐng)求被響應(yīng),導(dǎo)致被打斷的進(jìn)程或線程無(wú)法正確釋放鎖,從而影響到后續(xù)進(jìn)程或線程的運(yùn)行。
針對(duì)這種情況,Linux中提供了另外的鎖機(jī)制——自旋鎖。自旋鎖類似于互斥鎖,在鎖定期間,進(jìn)程或線程會(huì)不斷查詢鎖狀態(tài)是否可用,如果鎖不可用,則會(huì)立即重試。自旋鎖的好處是可以減少進(jìn)程或線程的切換,從而提高系統(tǒng)的性能。
四、如何保障電子書(shū)籍的安全閱讀
采用適當(dāng)?shù)逆i中斷機(jī)制,可以有效地保障電子書(shū)籍的安全閱讀。在讀書(shū)軟件中,可以采用互斥鎖或讀寫(xiě)鎖對(duì)共享資源進(jìn)行保護(hù)。同時(shí),對(duì)于操作系統(tǒng)中的中斷請(qǐng)求,應(yīng)當(dāng)采用自旋鎖機(jī)制,在保證系統(tǒng)響應(yīng)速度的同時(shí),防止被打斷的進(jìn)程或線程無(wú)法正確釋放鎖。
由于數(shù)字閱讀成為了日常生活中的重要組成部分,保障電子書(shū)籍的安全閱讀已經(jīng)成為了不可或缺的任務(wù)。通過(guò)掌握鎖中斷機(jī)制,能夠更好地保障電子書(shū)籍的安全閱讀,提高系統(tǒng)的性能,從而讓讀者更加舒適地享受數(shù)字閱讀的樂(lè)趣。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀:
- Linux下如何強(qiáng)制中斷一個(gè)程序的執(zhí)行?(利用按鍵,而不是kill命令)
- linux 多線程環(huán)境下的幾種鎖機(jī)制
Linux下如何強(qiáng)制中斷一個(gè)程序的執(zhí)行?(利用按鍵,而不是kill命令)
Linux下強(qiáng)制中斷一個(gè)程序的執(zhí)行,利用按鍵,而不是kill命令。
可嘗試以下方法:
1.CTRL + c 中斷。
2.CTRL + z 暫停放到后臺(tái)。
3.CTRL + d 保存退出。
如上述方法不能解決問(wèn)題可嘗試:
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linux 多線程環(huán)境下的幾種鎖機(jī)制
NO1
互斥量(Mutex)
互斥量是實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的鎖類型,因此有一些教科書(shū)一般以互斥量為例對(duì)鎖原語(yǔ)進(jìn)行描述。互斥量的釋放并不僅僅依賴于釋放操作,還可以引入一個(gè)定時(shí)器屬性。如果在釋放操作執(zhí)行前發(fā)生定時(shí)器超時(shí),則互斥量也會(huì)釋放代碼塊或共享存儲(chǔ)區(qū)供其他線程訪問(wèn)。當(dāng)有異常發(fā)生時(shí),可使用try-finally語(yǔ)句來(lái)確?;コ饬勘会尫拧6〞r(shí)器狀態(tài)或try-finally語(yǔ)句的使用可以避免產(chǎn)生死鎖。
遞歸鎖(Recursive
Lock)
遞歸鎖是指可以被當(dāng)前持有該鎖的線程重復(fù)獲取,而不會(huì)導(dǎo)致該線程產(chǎn)生死鎖的鎖類型。對(duì)遞歸鎖而言,只有在當(dāng)前持有線程的獲取鎖操作都有一個(gè)釋放操作與之對(duì)應(yīng)時(shí),其他線程才可以獲取該鎖。因此,在使用遞歸鎖時(shí),必須要用足夠的釋放鎖操作來(lái)平衡獲取鎖操作,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的更佳方式是在單入口單出口代碼塊的兩頭一一對(duì)應(yīng)地使用獲取、釋放操作,做法和在普通鎖中一樣。遞歸鎖在遞歸函數(shù)中最有用。但是,總的來(lái)說(shuō),遞歸鎖比非遞歸鎖速度要慢。需要注意的是:調(diào)用線程獲得幾次遞歸鎖必須釋放幾次遞歸鎖。
以下為一個(gè)遞歸鎖的示例:
view plain copy
Recursive_Lock L
void recursiveFunction (int count) {
L->acquire()
if (count > 0) {
count = count – 1;
recursiveFunction(count);
}
L->release();
}
讀寫(xiě)鎖(Read-Write
lock) 讀寫(xiě)鎖又稱為共享獨(dú)占鎖(shared-exclusive
lock)、多讀單寫(xiě)鎖(multiple-read/single-write lock)或者非互斥信號(hào)量(non-mutual
exclusion
semaphore)。讀寫(xiě)鎖允許多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行讀訪問(wèn),但是在某一時(shí)刻卻最多只能由一個(gè)線程執(zhí)行寫(xiě)操作。對(duì)于多個(gè)線程需要同時(shí)讀共享數(shù)據(jù)卻并不一定進(jìn)行寫(xiě)操作的應(yīng)用來(lái)說(shuō),讀寫(xiě)鎖是一種高效的同步機(jī)制。對(duì)于較長(zhǎng)的共享數(shù)據(jù),只為其設(shè)置一個(gè)讀寫(xiě)鎖會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的訪問(wèn)時(shí)間,更好將其劃分為多個(gè)小段并設(shè)置多個(gè)讀寫(xiě)鎖以進(jìn)行同步。
這個(gè)讀寫(xiě)鎖我們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候應(yīng)該很熟悉的喲!
旋轉(zhuǎn)鎖(Spin
Lock)
旋轉(zhuǎn)鎖是一種非阻塞鎖,由某個(gè)線程獨(dú)占。采用旋轉(zhuǎn)鎖時(shí),等待線程并不靜態(tài)地阻塞在同步點(diǎn),而是必須“旋轉(zhuǎn)”,不斷嘗試直到最終獲得該鎖。旋轉(zhuǎn)鎖多用于多處理器系統(tǒng)中。這是因?yàn)?,如果在單核處理器中采用旋轉(zhuǎn)鎖,當(dāng)一個(gè)線程正在“旋轉(zhuǎn)”時(shí),將沒(méi)有執(zhí)行資源可供另一釋放鎖的線程使用。旋轉(zhuǎn)鎖適合于任何鎖持有時(shí)間少于將一個(gè)線程阻塞和喚醒所需時(shí)間的場(chǎng)合。線程控制的變更,包括線程上下文的切換和線程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的更新,可能比旋轉(zhuǎn)鎖需要更多的指令周期。旋轉(zhuǎn)鎖的持有時(shí)間應(yīng)該限制在線程上下文切換時(shí)間的50%到100%之間(Kleiman,1996年)。在線程調(diào)用其他子系統(tǒng)時(shí),線程不應(yīng)持有旋轉(zhuǎn)鎖。對(duì)旋轉(zhuǎn)鎖的不當(dāng)使用可能會(huì)導(dǎo)致線程餓死,因此需謹(jǐn)慎使用這種鎖機(jī)制。旋轉(zhuǎn)鎖導(dǎo)致的餓死問(wèn)題可使用排隊(duì)技術(shù)來(lái)解決,即每個(gè)等待線程按照先進(jìn)先出的順序或者隊(duì)列結(jié)構(gòu)在一個(gè)獨(dú)立的局部標(biāo)識(shí)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
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