Linux的多线程--同步与互斥

线程的同步与互斥

在上一篇博客中我曾经提到，在Linux下多线程是共享数据的，但是共享数据可能会发生访问的冲突。比如两个线程都要把某个全局变量增加1，这个操作一般需要三条指令完成：

①从内存读变量值到寄存器

②寄存器的值加1

③将寄存器的值写回内存

假设两个线程在多处理器平台下同时执行者三条指令，很有可能会导致变量只加了一次而不是两次。

我们测试一下：

创建两个线程，各自将count增加5000次，正常情况下count的值应该是10000，但是事实上却是每一次的运行结果都不一定一样，有时比5000多，有时可能都到6000。

运行后的结果是

由此可见，对于多线程的访问，这里冲突了。

互斥：

从某种意义上来说，互斥就是一份资源在同一时刻只能被一个线程访问。通俗点说就是一把钥匙对应这一个门，而一次只能有一个人拿着钥匙去开门，而在开完门后门内的资源就一直被占据，其余的人想要进门就必须得等待那个人出来，这就是所谓的互斥。

同步：

同不就是进程按照一定的顺序访问临界资源，同步强调的是协同。通俗点说就是门外的人按照一定的顺序来们进行访问。

事实上，对于多线程的程序来说，访问冲突是非常普遍的，解决的方法就是引入互斥锁（Mutex，Mutual Exclusive Lock），获得锁的线程可以完成“读——修改——写”的操作，然后释放锁给其他的线程。没有获得锁的线程就只能等待而不能访问共享数据，这样“读——修改——写”三步操作组成一个原子操作，要么都执行，要么都不执行，而不会执行到一半被打断。

互斥锁操作函数

mutex用phread_mutex_t类型的变量表示。

初始化和销毁

我们可以看到，初始化有两种方式：

①调用函数pthread_mutex_init。参数mutex为在外面定义的一个pthread_mutex_t数据类型的数据指 针，init函数调用完成后，互斥锁的值会放在mutex指向的内存单元。要用默认的属性初始化互斥量，就将参数2attr设为NULL 。

②直接定义一个互斥锁，用下面宏定义（PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER）给它赋值。此方式相当于方式①的attr设为NULL。即默认的属性初始化互斥量。

加锁解锁

其中lock与trylock都是加锁，区别在于lock是以阻塞式等待，而trylock是以非阻塞式等待。当一个线程已经占用锁的资源时，其他线程就会因为得不到锁资源而被阻塞，这时就需要使用trylock进行加锁了，如果调用时互斥量处于未锁住状态，那么pthread_mutex_trylock将会锁住该信号量，不会出现阻塞直接返回0，否则就会trylock失败，返回EBUSY。

下面我们再演示一下之前的代码，这次加上锁之后看得到的结果是不是10000.

运行后得到的结果是：

可以看到结果是10000.说明锁的作用体现了。

补充：死锁

什么是死锁？

在多任务系统下，当一个或多个进程等待系统资源，而资源又被进程本身或其它进程占用时，就形成了死锁。还用上面的例子解释就是有人拿了钥匙，但是他忘了自己已经拿了钥匙，然后就一直与其他人一样等着。这时就会出现死锁。

常见的死锁出现的原因：

①同一线程申请两次同样的锁资源

②两个线程互相申请彼此占有的锁资源

死锁产生的必要条件：

①请求与保持

②互斥属性

③不可剥夺、抢占

剥夺：Linux进程线程是可剥夺的（当时间片结束，系统强行剥夺，运行其他程序）

抢占：当一个进程或线程比正在运行的进程或线程的优先级高，则可发生抢占，Linux支持

④环路等待

如何避免死锁：

破坏任意4个产生条件中的一个就可以破坏死锁。