线程间通信
c++ 线程间通信方式可分为两大类：
- 两个进程中的两个线程通信方式：共享内存、管道（无名/有名）、消息队列、信号量、Socket、信号（Signal）、共享文件（存储映射区）
- 一个进程中的两个线程间通信方式：互斥锁、条件变量、读写锁、信号量（线程级）、自旋锁、屏障、Future/Promise
💡关键区别：
- 跨进程通信需通过操作系统内核介入（如管道、Socket），数据需跨地址空间传递。
- 进程内通信直接通过共享内存地址访问，依赖同步机制避免竞争。
跨进程通信方式详解
以下表格总结了主要跨进程通信方式的特点和适用场景：
| 通信方式 | 特点 | 适用场景 | 同步需求 |
|---|---|---|---|
| 共享内存 | 直接映射相同物理内存，速度最快；需手动同步（如信号量） | 高频数据交换（如实时视频处理） | 高（需额外同步机制） |
| 管道 | 半双工，分无名管道（亲缘进程）和有名管道（任意进程）；数据流式传输 | 父子进程间简单数据传递（如Shell命令流水线） | 中（内核缓冲区同步） |
| 消息队列 | 异步通信，消息带格式和优先级；内核持久化存储 | 解耦生产/消费者（如日志系统） | 低（队列自带同步） |
| 信号量 | 计数器，控制多进程对共享资源的访问 | 资源池管理（如数据库连接池） | 高（需配合锁） |
| Socket | 支持网络/本地通信（UNIX域套接字），全双工 | 分布式系统或本地进程间结构化通信 | 中（协议层同步） |
| 信号（Signal） | 内核向进程发送事件通知（如SIGKILL） | 异常处理或进程控制 | 无（异步事件） |
| 共享文件 | 通过文件系统读写（如内存映射文件） | 大数据持久化共享（需处理读写冲突） | 高（需文件锁） |
进程内线程通信方式详解
以下表格总结了主要进程内线程通信方式的特点和适用场景：
| 通信方式 | 特点 | 适用场景 | 性能影响 |
|---|---|---|---|
| 互斥锁（Mutex） | 独占访问共享资源，阻塞等待 | 临界区保护（如全局计数器） | 中（线程切换开销） |
| 条件变量（Condition Variable） | 需搭配互斥锁，通过wait()/notify()同步状态 | 生产者-消费者模型 | 低（避免忙等待） |
| 读写锁 | 允许多读/单写，读优先或写优先 | 配置信息读取（90%读+10%写） | 低（读并发优化） |
| 信号量（线程级） | 控制并发线程数（如线程池） | 资源限流（如数据库连接限制） | 中 |
| 自旋锁（Spin Lock） | 忙等待而非阻塞，避免上下文切换 | 极短临界区（如原子操作） | 高（CPU占用） |
| 屏障（Barrier） | 多线程同步至同一阶段后再继续 | 并行计算分阶段（如MapReduce） | 中 |
| Future/Promise | 异步操作结果传递（C++11标准） | 异步任务链（如网络请求+数据处理） | 低 |
关键总结
- 分类核心原则：
- 跨进程通信 依赖操作系统机制（如管道、Socket）。
- 进程内通信 依赖线程同步原语（如锁、条件变量）。
- 选型建议：
- 追求性能 → 优先考虑共享内存（跨进程）或无锁结构（进程内）。
- 需要解耦 → 使用消息队列（跨进程）或Future/Promise（进程内）。
- 简单场景 → 互斥锁+条件变量 组合可覆盖多数需求。
- 常见误区：
- 信号量既可用于进程间也可用于线程间，但实现不同（进程级信号量需内核支持）。
- 管道在跨进程通信中效率较低，高频场景应首选共享内存+信号量。