Linux线程管理必备:互斥量与条件变量

发表于:2013-1-30 10:00

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 作者:huangminqiang_Go    来源:51Testing软件测试网采编

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Linux
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  做过稍微大一点项目的人都知道,力求程序的稳定性和调度的方便,使用了大量的线程,几乎每个模块都有一个专门的线程处理函数。而互斥量与条件变量在线程管理中必不可少,任务间的调度几乎都是由互斥量与条件变量控制。互斥量的实现与进程中的信号量(无名信号量)是类似的,当然,信号量也可以用于线程,区别在于初始化的时候,其本质都是P/V操作。编译时,记得加上-lpthread或-lrt哦。

  一、互斥量

  1、初始化与销毁:

  对于静态分配的互斥量,可以初始化为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER(等价于pthread_mutex_init(…, NULL))或调用pthread_mutex_init。

  对于动态分配的互斥量,在申请内存(malloc)之后,通过pthread_mutex_init进行初始化,并且在释放内存(free)前需要调用pthread_mutex_destroy.

  int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t*restric attr);
  int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

  返回值:成功则返回0,出错则返回错误编号。

  说明:1、如果使用默认的属性初始化互斥量,只需把attr设为NULL。

  2、销毁一个互斥锁即意味着释放它所占用的资源,且要求锁当前处于开放状态。由于在Linux中,互斥锁并不占用任何资源,因此LinuxThreads中的pthread_mutex_destroy()除了检查锁状态以外(锁定状态则返回EBUSY)没有其他动作。

  2、互斥操作:

  对共享资源的访问, 要对互斥量进行加锁,如果互斥量已经上了锁,调用线程会阻塞,直到互斥量被解锁。在完成了对共享资源的访问后,要对互斥量进行解锁。

  int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);  //P操作:请求资源(+1)
  int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
  int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);//V操作:释放资源(-1)

  返回值:成功则返回0,出错则返回错误编号.

  说明:1、想给一个互斥量上锁,我们调用pthread_mutex_lock。如果mutex已经上锁,调用的线程将会被阻塞,直至信号量解锁。

  2、具体说一下trylock函数, 这个函数是非阻塞调用模式,也就是说,如果互斥量没被锁住,trylock函数将把互斥量加锁, 并获得对共享资源的访问权限;如果互斥量被锁住了,trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY,表示共享资源处于忙状态。

  3、要解锁一个信号量,我们调用phtread_mutex_unlock。

  3、死锁、同步、与互斥的关系

  3.1 死锁:

  有时,可能需要同时访问两个资源。您可能正在使用其中的一个资源,随后发现还需要另一个资源。如果两个线程尝试声明这两个资源,但是以不同的顺序锁定与这些资源相关联的互斥锁,则会出现问题。例如,如果两个线程分别锁定互斥锁1 和互斥锁 2,则每个线程尝试锁定另一个互斥锁时,将会出现死锁。下面的例子说明了可能的死锁情况。

线程 1

线程 2

pthread_mutex_lock(&m1);

pthread_mutex_lock(&m2);

do something……

pthread_mutex_unlock(&m2);

pthread_mutex_unlock(&m1);

pthread_mutex_lock(&m2);

pthread_mutex_lock(&m1);

do something……

pthread_mutex_unlock(&m1);

pthread_mutex_unlock(&m2);

  3.2 同步:

线程 1

线程 2

pthread_mutex_lock(&m1);

do something……

pthread_mutex_unlock(&m2);

pthread_mutex_lock(&m2);

do something……

pthread_mutex_unlock(&m1);

  3.3 互斥:

线程 1

pthread_mutex_lock(&m1);

do something……//临界区(Critical Section)

pthread_mutex_unlock(&m1);

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