Linux 多线程互斥量互斥

线程同步与互斥详解

最新推荐文章于 2022-02-09 14:17:52 发布

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原文链接：http://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/p/5950469.html

本文详细介绍了线程同步的基本概念，包括互斥与同步的区别，并深入探讨了互斥量Mutex的应用，以及如何利用Mutex解决线程间的同步问题，避免数据不一致和死锁现象。

同步

同一个进程中的多个线程共享所在进程的内存资源，当多个线程在同一时刻同时访问同一种共享资源时，需要相互协调，以避免出现数据的不一致和覆盖等问题，线程之间的协调和通信的就叫做线程的同步问题, 线程同步的思路: 让多个线程依次访问共享资源，而不是并行

互斥VS同步

互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。如果操作是原子操作，那么天然的具有互斥
同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源

互斥量Mutex:

本质上说就是一把锁，提供对资源的独占访问，所以Mutex主要的作用是用于互斥。互斥量使同时只能有一个线程访问数据，可以看做一种的0/1信号量
Mutex对象的值只有0和1。分别代表了Mutex的锁定状态和空闲状态:
- 锁定状态：当前对象被锁定，用户进程/线程如果试图Lock临界资源，则进入等待；
- 空闲状态：当前对象为空闲，用户进程/线程可以Lock临界资源，之后Mutex值减1变为0。
Mutex被创建时可以有初始值，表示Mutex被创建后，是锁定状态还是空闲状态。
在同一个线程中，为了防止死锁，系统不允许连续两次对Mutex加锁(系统一般会在第二次调用立刻返回)。也就是说，加锁和解锁这两个对应的操作，需要在同一个线程中完成。

互斥量模型

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t  mutex                //定义互斥锁               
pthread_mutex_init()            //初始化锁          
pthread_mutex_lock()/pthread_mutex_trylock()  ...     //加锁                  
pthread_mutex_unlock()          //解锁                        
pthread_mutex_destroy()         //销毁

//成功返回0,失败返回error number
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_init  (pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_lock  (pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock   (pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock    (pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_destroy   (pthread_mutex_t *mutex);

死锁deadlock

死锁主要发生在有多个依赖锁存在时，会在一个线程试图与另一个线程沿着相反的顺序锁住互斥量时发生
当黑球线程按照A->的方向使用共享资源，同时白球线程按照B->A的顺序使用共享资源，不巧的是，黑球线程锁定A资源直到获得了释放了的B资源，白球线程锁定B资源直到获得了释放了的A资源，最后的结果就是他们都不能获得自己想要的资源，都锁定着对方想要的资源

解决死锁：

对共享资源操作前一定要获得锁
完成操作后一定要释放锁
尽量短的时间占用锁
如果有多锁，如获得的顺序是ABC顺序，那么释放顺序也该是ABC
线程错误返回时会释放它所获得的锁

例子

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<string.h>

char* buf[5];
int pos;
//1.定义互斥量
pthread_mutex_t mutex;
void* task(void* pv){
    //3.使用互斥量进行加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    
    //4.访问共享内存
    buf[pos]=(char*)pv;
    sleep(1);
    pos++;

    //5.使用互斥量进行解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
main(){
    //2.初始化互斥量
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread,NULL,task,(void*)"zhangfei");
    pthread_t thread2;
    pthread_create(&thread2,NULL,task,(void*)"guanyu");
    
    pthread_join(thread,NULL);
    pthread_join(thread2,NULL);

    //打印字符指针数组中的有效数据
    int i=0;
    for(i=0;i<pos;i++){
        printf("%s ",buf[i]);
    }
    printf("\n");
    //6.如果不再使用则销毁互斥量
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

转载于:https://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/p/5950469.html