add leetcode 78

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Author: UbuntuLover

Android/Sync.md

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-### 安卓源码阅读编译相关分析
+### 安卓当中的同步机制
 
-现在 网上有很多编译的教程，我这里就不在赘述。这里主要记录我阅读安卓源码和修改的一些心得体会。
+我们先回忆一下，操作系统中有哪些同步的手段？
 
-感谢老罗，感谢前人带我入门！
+- 信号量（Semaphore）
 
+  它主要包含两个操作，P和V。 Semaphore 来指示这个共享资源的可用数量，换种理解是，有多少人可以使用这个资源？
 
+  P操作可以减少信号量的计数，V操作可以增加计数。P V 这两个操作都是属于原子操作，意味着执行过程不可以被中断。
 
-注意，我这里的源代码版本是android - 10.不同代码版本结构稍有不同，这里请自行熟悉。
+- 互斥量（Mutex）
 
+  简单而言，你可以认为他是简化版的信号量。也就是取值只能为0和1的信号量（Binary Semaphore）。换句话说，操作系统很多时候的资源都具有排他性--这个资源当前要么被占用，要么可以被访问。Mutex相较于Semaphore实现起来也更为简单。
 
+- 管程（Monitor）
 
-[安卓中
+- Futex（Fast Userspace mutexs）Linux独有的，好像在早期的某个内核版本被加入。
 
-[同步机制](Android/Sync.md)
 
+
+那么我们来看看Android中有哪些手段吧。
+
+#### Mutex
+
+文件位置：`$ANDROID_CODEBASE/system/core/libutils/include/utils/Mutex.h`,如果下面没有特殊说明，默认我们的路径都是从`$ANDROID_CODEBASE`开始。它表示你的源码根目录。
+
+为了简单，我就摘取一些相关的代码，其他代码有兴趣的可以自行深入分析。
+
+```cpp
+class CAPABILITY("mutex") Mutex {
+  public:
+    enum {
+        PRIVATE = 0, // 只支持同一个进程间的同步
+        SHARED = 1 // 支持跨进程间的同步
+    };
+
+    Mutex();
+    explicit Mutex(const char* name);
+    explicit Mutex(int type, const char* name = nullptr);
+    ~Mutex();
+
+    // lock or unlock the mutex
+    status_t lock() ACQUIRE();
+    void unlock() RELEASE();
+
+    // lock if possible; returns 0 on success, error otherwise
+    status_t tryLock() TRY_ACQUIRE(0);
+    ...
+```
+
+
+
+两个枚举量的意思我已经注释中写明白了，这里只有三个有意思的方法，
+
+```c++
+status_t lock();
+void unlock();
+status_t tryLock();
+```
+
+从名字上我们可以看到他们的作用，我们来进一步看看他的实现：
+
+```c++
+inline status_t Mutex::lock() {
+    return -pthread_mutex_lock(&mMutex);
+}
+inline void Mutex::unlock() {
+    pthread_mutex_unlock(&mMutex);
+}
+inline status_t Mutex::tryLock() {
+    return -pthread_mutex_trylock(&mMutex);
+}
+```
+
+这里你就会发现，他本质上其实是对pthread的接口做了一些相关的封装 。
+
+#### Condition
+
+这个东西字面意思是条件。他的设计哲学是，判断一个条件是不是满足了？—— 如果满足了，那就返回，继续执行下去，否则就休眠等待。**直到条件被满足**。
+
+退一步想想，这种情况能用Mutex做么？ 理论上应该可以的。举个例子，假设我们两个线程`A` 、` B`， 他们会同时修改一个全局变量`var`, 并且我们定义行为：
+
+- `Thread A` 不断修改 `var`的值，每次改变之后的值是未知的
+
+- `Thread B`观察`var`的值，当`var = 0`的时候执行某些动作。
+
+我们可以看到， A ， B 两个线程都想访问`var`这个资源。Mutex是个思路。但是我们想想，线程B 等待的是当 `var`这个变量为0的情况，醉翁之意不在酒。
+
+如果用Mutex写，类似于这样的：
+
+```c
+while (1) { // 死循环
+    acquire_mutex_lock(var); // 去获取mutex锁
+    if (var == 0) { // 条件满足
+        release_mutex_lock(var);
+        break;
+    } else {
+        release_mutex_lock(var); // 下一轮我们再看看
+        sleep();
+    }
+}
+```
+
+所以我们可以看到，这种轮询方式特别耗费CPU时间。
+
+举个例子，假如有两个角色，厕所维护员还有使用厕所的用户，代表上述A B 两个角色。然后我们把厕纸当做变量var。那么出现这种场景，用户随便用厕纸，厕纸的余量是多少未知。但是工作人员等厕纸余量为0的时候，需要去更换厕纸。Mutex的机制下，可以看到，工作人员和普通拉屎的用户一样，都要排队轮询进厕所来看看厕纸。那么可以看到，这个工作人员效率很低，他要跟大家一起排队来获取进入厕所的机会。
+
+那么有一种思路是，工作人员不排队，当厕纸用完了，有个人通知他，叫他进来换厕纸，减少排队数量，提高效率。
+
+Condition就是来解决这类问题的。
+
+- 文件位置：`system/core/libutils/include/utils/Condition.h`
+
+```c++
+class Condition {
+public:
+    enum {
+        PRIVATE = 0, // 和前面类似，也有跨进程共享的支持
+        SHARED = 1
+    };
+
+    enum WakeUpType {
+        WAKE_UP_ONE = 0,
+        WAKE_UP_ALL = 1
+    };
+
+    Condition();
+    explicit Condition(int type);
+    ~Condition();
+    // Wait on the condition variable.  Lock the mutex before calling.
+    // Note that spurious wake-ups may happen.
+    status_t wait(Mutex& mutex); // 在某个条件上等待
+    // same with relative timeout
+    status_t waitRelative(Mutex& mutex, nsecs_t reltime); // 同上，但是这里是超时退出
+    // Signal the condition variable, allowing one thread to continue.
+    void signal(); // 满足条件了，通知等待者
+    // Signal the condition variable, allowing one or all threads to continue.
+    void signal(WakeUpType type) {
+        if (type == WAKE_UP_ONE) {
+            signal();
+        } else {
+            broadcast();
+        }
+    }
+    // Signal the condition variable, allowing all threads to continue.
+    void broadcast(); // 条件满足时 通知所有等待者
+```
+
+这里是个C++的类，那么我们来看看这里的一些关键实现方法。
+
+```c++
+inline status_t Condition::wait(Mutex& mutex) {
+    return -pthread_cond_wait(&mCond, &mutex.mMutex);
+}
+
+inline status_t Condition::waitRelative(Mutex& mutex, nsecs_t reltime) {
+    struct timespec ts;
+#if defined(__linux__)
+    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts); // linux和apple下获取时间的函数，编译相关
+#else // __APPLE__
+    // Apple doesn't support POSIX clocks.
+    struct timeval t;
+    gettimeofday(&t, nullptr);
+    ts.tv_sec = t.tv_sec;
+    ts.tv_nsec = t.tv_usec*1000;
+#endif
+
+    // On 32-bit devices, tv_sec is 32-bit, but `reltime` is 64-bit.
+    int64_t reltime_sec = reltime/1000000000;
+
+    ts.tv_nsec += static_cast<long>(reltime%1000000000);
+    if (reltime_sec < INT64_MAX && ts.tv_nsec >= 1000000000) {
+        ts.tv_nsec -= 1000000000;
+        ++reltime_sec;
+    }
+
+    int64_t time_sec = ts.tv_sec;
+    if (time_sec > INT64_MAX - reltime_sec) {
+        time_sec = INT64_MAX;
+    } else {
+        time_sec += reltime_sec;
+    }
+
+    ts.tv_sec = (time_sec > LONG_MAX) ? LONG_MAX : static_cast<long>(time_sec);
+
+    return -pthread_cond_timedwait(&mCond, &mutex.mMutex, &ts);
+}
+
+
+inline void Condition::signal() {
+    pthread_cond_signal(&mCond);
+}
+inline void Condition::broadcast() {
+    pthread_cond_broadcast(&mCond);
+}
+
+```
+
+可以看到，还是pthread的相关接口的封装。
+
+这里留个问题，为什么wait函数的参数还是要用到Mutex呢？
+
+#### Barrier
+
+意思是屏障。接上文我们继续思考，我们来看一个Condition的例子。
+
+Barrier这个东西是为了SurfaceFlinger这个东西设计的，不像Mutex、Condition一样作为Util工具来提供给大家用。不过我们来看看Barrier这个例子。
+
+文件位置：`frameworks/native/services/surfaceflinger/Barrier.h`
+
+```c++
+class Barrier
+{
+public:
+    // Release any threads waiting at the Barrier.
+    // Provides release semantics: preceding loads and stores will be visible
+    // to other threads before they wake up.
+    void open() {
+        std::lock_guard<std::mutex> lock(mMutex);
+        mIsOpen = true;
+        mCondition.notify_all();
+    }
+
+    // Reset the Barrier, so wait() will block until open() has been called.
+    void close() {
+        std::lock_guard<std::mutex> lock(mMutex);
+        mIsOpen = false;
+    }
+
+    // Wait until the Barrier is OPEN.
+    // Provides acquire semantics: no subsequent loads or stores will occur
+    // until wait() returns.
+    void wait() const {
+        std::unique_lock<std::mutex> lock(mMutex);
+        mCondition.wait(lock, [this]() NO_THREAD_SAFETY_ANALYSIS { return mIsOpen; });
+    }
+private:
+    mutable std::mutex mMutex;
+    mutable std::condition_variable mCondition;
+    int mIsOpen GUARDED_BY(mMutex){false};
+};
+
+```
+
+可以看到，有三个函数，分别是`wait()`, `close()`,`open()`。
+
+既然说它是condition的一个例子，那么barrier等待的条件是什么呢？
+
+答案是 `mIsOpen`。我们来看`wait`函数，他首先获取了一个mutex锁，然后才去调用Condition的`wait`。为什么呢？因为`mIsOpen`这个变量如果没有被互斥锁保护起来的话，`open/close`同时去操作他的话，会发生什么情况呢？
+
+所以这就是整个设计的一个巧妙的地方。

Backtrace/README.md

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+### 回溯思想
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