Linux系統程式設計 —互斥量mutex
阿新 • • 發佈:2020-09-28
##**互斥量mutex**
前文提到,系統中如果存在資源共享,執行緒間存在競爭,並且沒有合理的同步機制的話,會出現資料混亂的現象。為了實現同步機制,Linux中提供了多種方式,其中一種方式為互斥鎖mutex(也稱之為互斥量)。
互斥量的具體實現方式為:每個執行緒在對共享資源操作前都嘗試先加鎖,成功加鎖後才可以對共享資源進行讀寫操作,操作結束後解鎖。
互斥量不是為了消除競爭,實際上,資源還是共享的,執行緒間也還是競爭的,只不過通過這種“鎖”機制就將共享資源的訪問變成互斥操作,也就是說一個執行緒操作這個資源時,其它執行緒無法操作它,從而消除與時間有關的錯誤。
從互斥量的實現機制我們可以看出,同一時刻,只能有一個執行緒持有該鎖。如果有同時有多個執行緒持有該鎖,那就沒有實際意義了。
但是,這種鎖機制不是強制的,互斥鎖實質上是作業系統提供的一把“建議鎖”(又稱“協同鎖”),建議程式中有多執行緒訪問共享資源的時候使用該機制。
因此,即使有了mutex,其它執行緒如果不按照這種鎖機制來訪問共享資料的話,依然會造成資料混亂。所以為了避免這種情況,所有訪問該共享資源的執行緒必須採用相同的鎖機制。
主要應用函式:
pthread_mutex_init函式
pthread_mutex_destroy函式
pthread_mutex_lock函式
pthread_mutex_trylock函式
pthread_mutex_unlock函式
以上5個函式的返回值都是:成功返回0,失敗返回錯誤號。
在Linux環境下,型別pthread_mutex_t其本質是一個結構體。但是為了簡化理解,應用時可忽略其實現細節,簡單當成整數看待。mutex一般以下面方式定義:
pthread_mutex_t mutex;
變數mutex只有兩種取值1、0。
##**pthread_mutex_init函式**
**函式原型:**
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
**函式作用:**
初始化一個互斥鎖(互斥量)mutex,初值可視為1;
**引數介紹:**
**mutex:**傳出引數,呼叫時應傳 &mutex給該函式;
這裡有個關鍵字比較特殊:restrict。它的作用只用於限制指標,告訴編譯器,所有修改該指標指向記憶體中內容的操作,只能通過本指標完成。不能通過除本指標以外的其他變數或指標修改。比如說,再定義個pthread_mutex_t的指標,將其賦值為mutex的值,想要用它來修改mutex所指向的記憶體,這是不允許的。
**attr:**互斥量屬性。是一個傳入引數,通常傳NULL,表示使用預設屬性(即:執行緒間共享)。
對於互斥量mutex的初始化有兩種方式:
**1. 靜態初始化:**
如果互斥鎖 mutex 是靜態分配的,即:定義為全域性變數,或加了static關鍵字修飾,可以直接使用巨集進行初始化。e.g. pthead_mutex_t muetx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
**2. 動態初始化:**
如果互斥鎖mutex定義為區域性變數,則應採用動態初始化。e.g. pthread_mutex_init(&mutex, NULL)
##**pthread_mutex_destroy函式**
**函式原型:**
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
**函式作用:**
銷燬一個互斥鎖
**pthread_mutex_lock函式**
**函式原型:**
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
**函式作用:**
對共享資源進行加鎖。可理解為將mutex--(或-1);如果加鎖不成功,則該執行緒將阻塞,直到持有該互斥量的其他執行緒解鎖為止。注意:在訪問共享資源前加鎖,訪問結束後立即解鎖。鎖的“粒度”應越小越好。
**pthread_mutex_unlock函式**
**函式原型:**
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
**函式作用:**
對共享資源解鎖。可理解為將mutex ++(或+1);在解鎖的同時,會將阻塞在該鎖上的所有執行緒全部喚醒,至於哪個執行緒先被喚醒,取決於優先順序、排程。預設情況下:先阻塞的執行緒會先被喚醒。
##**pthread_mutex_trylock函式**
**函式原型:**
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
**函式作用:**
對共享資源嘗試加鎖。它與pthread_mutex_lock函式的區別是,使用lock函式對共享資源進行加鎖時,如果加鎖不成功,則執行緒就阻塞;而如果使用trylock,則加鎖不成功時不會阻塞當前執行緒,而是立即返回一個值來描述互斥鎖的狀況。
死鎖:
1. 執行緒試圖對同一個互斥量A加鎖兩次。
2. 執行緒1擁有A鎖,請求獲得B鎖;執行緒2擁有B鎖,請求獲得A鎖
```
#