Linux操作系统多线程同步Mutex详细介绍

左手的ㄟ右手 2022-08-14 05:00 35阅读 0赞

1.  初始化:

在Linux下, 线程的互斥量数据类型是pthread\_mutex\_t. 在使用前, 要对它进行初始化:

对于静态分配的互斥量, 可以把它设置为PTHREAD\_MUTEX\_INITIALIZER, 或者调用pthread\_mutex\_init.

对于动态分配的互斥量, 在申请内存(malloc)之后, 通过pthread\_mutex\_init进行初始化, 并且在释放内存(free)前需要调用pthread\_mutex\_destroy.

原型:

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restric attr);
    
    int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

头文件:

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.

说明: 如果使用默认的属性初始化互斥量, 只需把attr设为NULL. 其他值在以后讲解.

1.  互斥操作:

对共享资源的访问, 要对互斥量进行加锁, 如果互斥量已经上了锁, 调用线程会阻塞, 直到互斥量被解锁. 在完成了对共享资源的访问后, 要对互斥量进行解锁.

首先说一下加锁函数:

头文件:

原型:

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
    
    int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.

说明: 具体说一下trylock函数, 这个函数是非阻塞调用模式, 也就是说, 如果互斥量没被锁住, trylock函数将把互斥量加锁, 并获得对共享资源的访问权限; 如果互斥量被锁住了, trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY, 表示共享资源处于忙状态.

再说一下解所函数:

头文件:

原型: int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.

1.  死锁:

死锁主要发生在有多个依赖锁存在时, 会在一个线程试图以与另一个线程相反顺序锁住互斥量时发生. 如何避免死锁是使用互斥量应该格外注意的东西.

总体来讲, 有几个不成文的基本原则:

对共享资源操作前一定要获得锁.

完成操作以后一定要释放锁.

尽量短时间地占用锁.

如果有多锁, 如获得顺序是ABC连环扣, 释放顺序也应该是ABC.

线程错误返回时应该释放它所获得的锁.

示例：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <pthread.h>
    #include <errno.h>
    
    pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    int lock_var;
    time_t end_time;
    int sum;
    
    void pthread1(void *arg);
    void pthread2(void *arg);
    void pthread3(void *arg);
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
    pthread_t id1,id2,id3;
    pthread_t mon_th_id;
    int ret;
    sum=10;
    
    end_time = time(NULL)+10;
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    ret=pthread_create(&id1,NULL,(void *)pthread1, NULL);
    if(ret!=0)
    perror("pthread cread1");
    
    ret=pthread_create(&id2,NULL,(void *)pthread2, NULL);
    if(ret!=0)
    perror("pthread cread2");
    
    ret=pthread_create(&id3,NULL,(void *)pthread3, NULL);
    if(ret!=0)
    perror("pthread cread3");
    
    pthread_join(id1,NULL);
    pthread_join(id2,NULL);
    pthread_join(id3,NULL);
    exit(0);
    }
    
    void pthread1(void *arg)
    {
    int i;
    while(time(NULL) < end_time)
    {
    if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0) //lock
    {
    perror("pthread_mutex_lock");
    }
    else
    printf("pthread1:pthread1 lock the variable\n");
    for(i=0;i<2;i++)
    {
    sleep(2);
    lock_var++;
    }
    if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0) //unlock
    {
    perror("pthread_mutex_unlock");
    }
    else
    printf("pthread1:pthread1 unlock the variable\n");
    sleep(1);
    }
    }
    
    void pthread2(void *arg)
    {
    int nolock=0;
    int ret;
    while(time(NULL) < end_time)
    {
    ret=pthread_mutex_trylock(&mutex);//try lock
    if(ret==EBUSY)
    printf("pthread2:the variable is locked by pthread1\n");
    else{
    if(ret!=0)
    {
    perror("pthread_mutex_trylock");
    exit(1);
    }
    else
    printf("pthread2:pthread2 got lock.The variable is %d\n",lock_var);
    if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0)//unlock
    {
    perror("pthread_mutex_unlock");
    }
    else
    printf("pthread2:pthread2 unlock the variable\n");
    }
    sleep(1);
    }
    }
    
    
    
    void pthread3(void *arg)
    {
        /*
    int nolock=0;
    int ret;
    while(time(NULL) < end_time)
    {
    ret=pthread_mutex_trylock(&mutex);
    if(ret==EBUSY)
    printf("pthread3:the variable is locked by pthread1 or 2\n");
    else
    {
    if(ret!=0)
    {
    perror("pthread_mutex_trylock");
    exit(1);
    }
    else
    printf("pthread3:pthread3 got lock.The variable is %d\n",lock_var);
    if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0)
    {
    perror("pthread_mutex_unlock");
    }
    else
    printf("pthread3:pthread2 unlock the variable\n");
    }
    sleep(3);
    }*/
    }