一个简单的互斥量的例子

1。 互斥量
    Linux提供了控制线程执行和访问代码临界区域的方法。其中最基本的两种办法是信号量和互斥量。
关于信号量,笔者在 Linux信号量介绍中介绍

    本文只介绍semaphore.h 相关的信号量的简单的操作。关于信号量在笔者其他博客里有详细介绍。

    Linux还有其他共享内存的方法。

2. 与互斥量相关的函数


    # include <pthread.h >

     int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *mutexattr); //创建互斥量

     int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); //加锁

     int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); //解锁

     int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); //清理互斥量

3. 一个简单的程序例子

 

 


   
/***************************************
 *    @file            mutex.c
 *    @brief        互斥锁
 *    @author        Windeal
 *    @date        2013/08/06
***************************************/

 
# include <stdlib.h >
# include <stdio.h >
# include <unistd.h >
# include <string.h >
# include <pthread.h >
 
# define WORK_SIZE 1024
char work_area[WORK_SIZE];
 
pthread_mutex_t work_mutex;
 
int time_to_exit = 0;
 
void *thread_function( void *arg);
 
int main( int argc, char * argv[])
{
     int ret;
    pthread_t a_thread;
     void *thread_result;
 
    ret = pthread_mutex_init( &work_mutex, NULL);
     if (ret != 0) {
        perror( "pthread_mutex_init failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
 
 
    printf( "It time to create a thread!\n");    /
    ret = pthread_create( &a_thread, NULL, thread_function, NULL);
     if (ret != 0) {
        perror( "Thread creation failed!\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    pthread_mutex_lock( &work_mutex);     //加锁
    printf( "Input some text. Enter \"end\" to finished\n");
     while ( !time_to_exit) {         //
        fgets(work_area, WORK_SIZE, stdin);
        pthread_mutex_unlock( &work_mutex); // 解锁
         while ( 1) {
            pthread_mutex_lock( &work_mutex);     //加锁
             if (work_area[ 0] != '\0'){         //如果有数据则到解锁,没有数据则继续输入
                pthread_mutex_unlock( &work_mutex); // 解锁 因为workarea里有数据
                                     //因此到另一个线程里比对
                sleep( 1);
            }
             else {
                 break;
            }
        }
    }
 
    pthread_mutex_unlock( &work_mutex); // 解锁
    printf( "Waiting for thread finish!\n"); /
    ret = pthread_join(a_thread, &thread_result);
     if (ret != 0) {
        perror( "Thread finished failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    printf( "Thread joined\n");
    pthread_mutex_destroy( &work_mutex);
    exit(EXIT_SUCCESS);
 
}
 
void *thread_function( void * arg) {
    sleep( 1);
    pthread_mutex_lock( &work_mutex);
     while (strncmp( "end", work_area, 3) != 0) {
        printf( "You have enter %d charactor\n", strlen(work_area) - 1);
        work_area[ 0] = '\0';     //清零数据区
        pthread_mutex_unlock( &work_mutex);      //让主线程继续输入数据
        sleep( 1);
        pthread_mutex_lock( &work_mutex);   //尝试加锁,如果主线程已输入数据,则加锁成功
         while (work_area[ 0] == '\0') {     //如果输入为空,则继续等待输入.输入不为空时,跳出循环
            pthread_mutex_unlock( &work_mutex);
            sleep( 1);
            pthread_mutex_lock( &work_mutex);
        }
    }
 
    time_to_exit = 1;
    work_area[ 0] = '\0';
    pthread_mutex_unlock( &work_mutex);
    pthread_exit( 0);
 
}
 

结果如下所示:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

### Linux环境下互斥的实现与用法 #### 1. Mutex 的基本概念 在多线程环境中,mutex 是一种用于保护共享资源的关键工具。如果 mutex 当前未被任何线程锁定,则调用线程可以成功获取并锁定它[^1]。一旦某个线程拥有了这个 mutex,在其他线程尝试访问同一资源之前,它们会被阻塞直到当前持有者释放 mutex。 #### 2. POSIX Threads 中的 Mutex API 使用方法 POSIX 提供了一组标准接口来操作 mutexes: - **pthread_mutex_init**: 初始化一个新的互斥对象。 - **pthread_mutex_destroy**: 销毁已初始化的互斥对象。 - **pthread_mutex_lock**: 尝试获得互斥锁;如果没有可用则会等待。 - **pthread_mutex_trylock**: 非阻塞方式试图取得互斥锁。 - **pthread_mutex_unlock**: 解除对该互斥体的所有权。 下面是一个简单例子展示如何创建、使用以及销毁一个 pthread_mutex_t 类型的对象: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> // 定义全局变互斥 int counter = 0; pthread_mutex_t mtx; void* increment_counter(void *arg){ for(int i=0;i<1000;i++){ // 加锁 pthread_mutex_lock(&mtx); counter++; // 解锁 pthread_mutex_unlock(&mtx); } return NULL; } int main(){ pthread_t threads[10]; // 初始化互斥 if(pthread_mutex_init(&mtx, NULL)!=0){ printf("\n mutex init failed\n"); return 1; } // 创建多个线程增加计数器 for(long t=0;t<10;t++) { pthread_create(&threads[t],NULL,&increment_counter,NULL); } // 等待所有子线程结束 for(long t=0;t<10;t++) { pthread_join(threads[t],NULL); } // 打印最终结果 printf("Final Counter Value: %d\n",counter); // 清理互斥 pthread_mutex_destroy(&mtx); return 0; } ``` 此程序通过十个不同的线程安全地更新了一个公共整数 `counter` 的值,并展示了如何利用互斥机制防止竞争条件的发生。 #### 3. 关于性能开销 值得注意的是,即使是非常短的操作序列也可能由于频繁加解锁而显著影响整体效率[^4]。因此,在设计并发应用程序时应仔细考虑何时何处应用这些同步原语。 #### 4. 更高级别的抽象 - Async Mutex 在 JavaScript 中的应用对比 除了 C/C++ 这样的低级语言外,现代脚本语言也提供了类似的解决方案。例如 Node.js 社区开发的一个名为 async-mutex 的库允许开发者更加直观地控制异步流程中的顺序执行问题[^3]。虽然两者解决的问题领域有所不同——一个是操作系统层面的基础建设,另一个则是网络服务端编程框架的一部分功能扩展——但核心理念都是围绕着协调独立单元之间的交互展开讨论。 ---
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