Linux线程同步

一.概述 互斥量是线程同步的一种机制，用来保护多线程的共享资源。同一时刻，只允许一个线程对临界区进行访问。互斥量的工作流程：创建一个互斥量，把这个互斥量的加锁调用放在临界区的开始位置，解锁调用放到临界区的结束位置。当内核优先把某个线程调度到临界区的开始位置时，线程执行这个加锁调用，并进入临界区对资源进行操作。此时其他线程再被内核调度到这里的时候，由于该互斥量已被加锁状态，得不到锁会一直阻塞在这里，导致其他线程不能进入临界区，直到刚刚那个进入临界区的线程离开临界区并执行解锁调用。二.函数接口 1.初始化互斥量互斥量是一个pthread_mutex_t类型的变量。1.1：用宏常量初始化：1 pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;1.2：用函数初始化：1 #include <pthread.h>2 3 int pthread_mutex_init（pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr）;mutex：互斥量结构指针attr：互斥量的属性结构指针2.设置互斥量属性1 #include <pthread.h>2 3 int pthread_mutexattr_settype（pthread_mutexattr_t *attr, int type）;attr：互斥量的属性结构指针type：PTHREAD_MUTEX_NORMAL（默认属性），PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK（会进行错误检查，速度比较慢），PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE（递归锁）。对于递归锁，同一个线程对一个递归锁加锁多次，会有一个锁计数器，解锁的时候也需要解锁这个次数才能释放该互斥量。3.加锁与解锁1 #include <pthread.h>2 3 int pthread_mutex_lock（pthread_mutex_t *mutex）;4 int pthread_mutex_trylock（pthread_mutex_t *mutex）;5 int pthread_mutex_unlock（pthread_mutex_t *mutex）;参数都是互斥量指针。pthread_mutex_lock（）得不到锁会阻塞，int pthread_mutex_trylock（）得不到锁会立即返回，并返回EBUSY错误。还有一个pthread_mutex_timedlock（）会根据时间来等待加锁，如果这段时间得不到锁会返回ETIMEDOUT错误！1 #include <pthread.h>2 #include <time.h>3 4 int pthread_mutex_timedlock（pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abs_timeout）;4.销毁互斥量1 #include <pthread.h>2 3 int pthread_mutex_destroy（pthread_mutex_t *mutex）;mutex：创建的互斥量指针三.简单例子 写个简单的例子，主线程消费，子线程生产，并模拟使用过程中可能遇到的缺点 1 /** 2* @file pthread_mutex.c 3*/ 45 #include <stdio.h> 6 #include <stdlib.h> 7 #include <string.h> 8 #include <unistd.h> 9 #include <pthread.h>10 11 /* 定义互斥量 */12 pthread_mutex_t mtx;13 /* 互斥量属性 */14 pthread_mutexattr_t mtx_attr;15 /* 全局资源 */16 int money;17 18 void err_exit（const char *err_msg）19 {20 printf（"error:%s ", err_msg）;21 exit（1）;22 }23 24 /* 线程函数 */25 void *thread_fun（void *arg）26 {27 while （1）28 {29 /* 加锁 */30 pthread_mutex_lock（&mtx）;31 32 printf（"子线程进入临界区查看money "）;33 if （money == 0）34 {35 money += 200;36 printf（"子线程:money = %d ", money）;37 }38 39 /* 解锁 */40 pthread_mutex_unlock（&mtx）;41 42 sleep（1）;43 }44 45 return NULL;46 }47 48 int main（void）49 {50 pthread_t tid;51 52 /* 初始化互斥量属性 */53 if （pthread_mutexattr_init（&mtx_attr） == -1）54 err_exit（"pthread_mutexattr_init（）"）;55 56 /* 设置互斥量属性 */57 if （pthread_mutexattr_settype（&mtx_attr, PTHREAD_MUTEX_NORMAL） == -1）58 err_exit（"pthread_mutexattr_settype（）"）;59 60 /* 初始化互斥量 */61 if （pthread_mutex_init（&mtx, &mtx_attr） == -1）62 err_exit（"pthread_mutex_init（）"）;63 64 /* 创建一个线程 */65 if （pthread_create（&tid, NULL, thread_fun, NULL）== -1）66 err_exit（"pthread_create（）"）;67 68 money = 1000;69 while （1）70 {71 /* 加锁 */72 pthread_mutex_lock（&mtx）;73 74 if （money > 0）75 {76 money -= 100;77 printf（"主线程:money = %d ", money）;78 }79 80 /* 解锁 */81 pthread_mutex_unlock（&mtx）;82 83 sleep（1）;84 }85 86 return 0;87 }主线程和子线程都对money的操作进行了互斥量保护。68行，初始化money是1000，主线程每次消耗100，子线程只有到money是0是才会生产。sleep（1）防止独占cpu，也方便打印信息。编译运行：可以看到这里有个非常浪费资源的问题：主线程消耗money的时候，子线程它不知道什么时候才消耗完，每次内核调度到它时，它都进入临界区加锁互斥量，然后查看money，再解锁。这无意义的操作，简直是极大的浪费！有什么办法可以解决这个问题呢？它有一个好伙伴，叫条件变量。四.死锁 假设：当线程1获取锁1，再获取锁2后才能进入临界区1，线程2获取锁2，再获取锁1才能进入临界区2。某个时刻，线程1获取了锁1，再去获取锁2的时候发现锁2已经被线程2锁住了，而线程2获取锁2后，发现锁1被线程1锁住了。这样2个线程谁也不让谁，都进不了自己的临界区，就产生了死锁现象！一般遇到这种情况常见的解决办法是：规定统一的加锁顺序。线程1和线程2都按照先锁1，再锁2。还一种就是使用pthread_mutex_trylock（），如果该函数返回EBUSY错误，就释放这个线程的所有锁，不过效率有点低。更多详情见请继续阅读下一页的精彩内容： http://www.linuxidc.com/Linux/2016-01/127766p2.htm