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Linux中提供一把互斥锁mutex(也称之为互斥量)。 每个线程在对资源操作前都尝试先加锁,成功加锁才能操作,操作结束解锁。 但通过“锁”就将资源的访问变成互斥操作,而后与时间有关的错误也不会再产生了。
但,应注意:同一时刻,只能有一个线程持有该锁。 当A线程对某个全局变量加锁访问,B在访问前尝试加锁,拿不到锁,B阻塞。C线程不去加锁,而直接访问该全局变量,依然能够访问,但会出现数据混乱。 所以,互斥锁实质上是操作系统提供的一把“建议锁”(又称“协同锁”),建议程序中有多线程访问共享资源的时候使用该机制。但,并没有强制限定。因此,即使有了mutex,如果有线程不按规则来访问数据,依然会造成数据混乱。 1、主要应用函数:pthread_mutex_init()函数 功能:初始化一个互斥锁 pthread_mutex_destroy()函数 功能:销毁一个互斥锁 pthread_mutex_lock()函数 功能:加锁 pthread_mutex_trylock()函数 功能:尝试加锁 pthread_mutex_unlock()函数 功能:解锁 以上5个函数的返回值都是:成功返回0, 失败返回错误号。 pthread_mutex_t 类型,其本质是一个结构体。为简化理解,应用时可忽略其实现细节,简单当成整数看待。如: pthread_mutex_t mutex; 变量mutex只有两种取值1、0。 2、函数分析、初始化一个互斥锁(互斥量) ---> 初值可看作1 int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr); 参1:传出参数,调用时应传 &mutex 参2:互斥量属性。是一个传入参数,通常传NULL,选用默认属性(线程间共享)。 注意:互斥锁初始化有两种方式: 【1】、静态初始化:如果互斥锁 mutex 是静态分配的(定义在全局,或加了static关键字修饰),可以直接使用宏进行初始化。e.g. pthead_mutex_t muetx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 【2】、动态初始化:局部变量应采用动态初始化。e.g. pthread_mutex_init(&mutex, NULL) 、加锁。可理解为将mutex--(或-1) int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); 、尝试加锁 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); 、解锁。可理解为将mutex ++(或+1) int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 、销毁一个互斥锁 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 3、加锁与解锁lock与unlock: lock尝试加锁,如果加锁不成功,线程阻塞,阻塞到持有该互斥量的其他线程解锁为止。 unlock主动解锁函数,同时将阻塞在该锁上的所有线程全部唤醒,至于哪个线程先被唤醒,取决于优先级、调度。默认:先阻塞、先唤醒。 例如:T1 T2 T3 T4 使用一把mutex锁。T1加锁成功,其他线程均阻塞,直至T1解锁。T1解锁后,T2 T3 T4均被唤醒,并自动再次尝试加锁。 可假想mutex锁 init成功初值为1。 lock 功能是将mutex--。 unlock将mutex++ lock与trylock: lock加锁失败会阻塞,等待锁释放。 trylock加锁失败直接返回错误号(如:EBUSY),不阻塞。 4、加锁步骤测试:看如下程序:该程序是非常典型的,由于共享、竞争而没有加任何同步机制,导致产生于时间有关的错误,造成数据混乱: 程序1:主线程和子线程打印出来的hello world 被分开输出了 #include #include #include #include #include void *tfn(void *arg) { while (1) { printf("hello "); sleep(1); /*模拟长时间操作共享资源,导致cpu易主,产生与时间有关的错误*/ printf("world\n"); sleep(1);//睡眠,释放cpu } return NULL; } int main(void) { pthread_t tid; pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL); while (1) { printf("HELLO "); sleep(1); printf("WORLD\n"); sleep(1); } return 0; } /*线程之间共享资源stdout*/程序2:利用互斥锁解决程序1的bug #include #include #include #include #include pthread_mutex_t mutex; //定义锁 void *tfn(void *arg) { while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); //加锁 printf("hello "); sleep(1); /*模拟长时间操作共享资源,导致cpu易主,产生与时间有关的错误*/ printf("world\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); //解锁 sleep(1);//睡眠,释放cpu } return NULL; } int main(void) { pthread_t tid; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //初始化锁 mutex==1 pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL); while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); //加锁 printf("HELLO "); sleep(1); printf("WORLD\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); //解锁 sleep(1); } pthread_mutex_destroy(&mutex); //销毁锁 return 0; } /*线程之间共享资源stdout*/结论: 在访问共享资源前加锁,访问结束后立即解锁。锁的“粒度”应越小越好。 百度云盘:链接:https://pan.baidu.com/s/11b634VvKMIsGdahyBLpZ3Q 提取码:6666 |
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