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Linux多线程编程-互斥锁

时间:2015-07-05 09:41:42      阅读:239      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:多线程   互斥锁   

互斥锁

        多线程编程中,(多线程编程)可以用互斥锁(也称互斥量)可以用来保护关键代码段,以确保其独占式的访问,这有点像二进制信号量。POSIX互斥锁相关函数主要有以下5个:

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
        这些函数第一个参数mutex指向要操作的目标互斥锁,成功时返回0,出错返回错误码

pthread_mutex_init用于初始化互斥锁,mutexattr用于指定互斥锁的属性,若为NULL,则表示默认属性。除了用这个函数初始化互斥所外,还可以用如下方式初始化:pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_mutex_destroy用于销毁互斥锁,以释放占用的内核资源,销毁一个已经加锁的互斥锁将导致不可预期的后果

pthread_mutex_lock以原子操作给一个互斥锁加锁。如果目标互斥锁已经被加锁,则pthread_mutex_lock则被阻塞,直到该互斥锁占有者把它给解锁

pthread_mutex_trylock和pthread_mutex_lock类似,不过它始终立即返回,而不论被操作的互斥锁是否加锁,是pthread_mutex_lock的非阻塞版本。当目标互斥锁未被加锁时,pthread_mutex_trylock进行加锁操作;否则将返回EBUSY错误码。注意:这里讨论的pthread_mutex_lock和pthread_mutex_trylock是针对普通锁而言的,对于其他类型的锁,这两个加锁函数会有不同的行为

pthread_mutex_unlock以原子操作方式给一个互斥锁进行解锁操作。如果此时有其他线程正在等待这个互斥锁,则这些线程中的一个将获得它


互斥锁示例程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#define err_sys(msg) 	do { perror(msg); exit(-1); } while(0)
#define err_exit(msg) 	do { fprintf(stderr, msg); exit(-1); } while(0)

int glab = 1;

void *r1(void *arg)
{
	pthread_mutex_t* mutex = (pthread_mutex_t *)arg;
	static int cnt = 10;

	while(cnt--)
	{
		pthread_mutex_lock(mutex);
		glab++;
		printf("I am in r1. cnt = %d\n", glab);
		pthread_mutex_unlock(mutex);
		sleep(1);
	}
	return "r1 over";
}

void *r2(void *arg)
{
	pthread_mutex_t* mutex = (pthread_mutex_t *)arg;
	static int cnt = 10;

	while(cnt--)
	{
		pthread_mutex_lock(mutex);
		glab++;
		printf("I am in r2. cnt = %d\n", glab);
		pthread_mutex_unlock(mutex);
		sleep(1);
	}
	return "r2 over";
}

int main(void)
{
	pthread_mutex_t mutex;
	pthread_t t1, t2;
	char* p1 = NULL;
	char* p2 = NULL;
	
	if(pthread_mutex_init(&mutex, NULL) < 0)
		err_sys("sem_init error");
	pthread_create(&t1, NULL, r1, &mutex);
	pthread_create(&t2, NULL, r2, &mutex);

	pthread_join(t1, (void **)&p1);
	pthread_join(t2, (void **)&p2);
	pthread_mutex_destroy(&mutex);
	printf("s1: %s\n", p1);
	printf("s2: %s\n", p2);

	return 0;
}


互斥锁属性

        pthread_mutexattr_t结构体定义了一套完整的互斥锁属性。线程库提供了一系列函数来操作pthread_mutexattr_t类型变量,以方便我们获取和设置互斥锁属性。一下是一些主要的函数:

#include <pthread.h>
int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutexattr_getpshared(const pthread_mutexattr_t *restrict attr, int *restrict pshared);
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);
int pthread_mutexattr_gettype(const pthread_mutexattr_t *restrict attr, int *restrict type);
int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr, int type);

        互斥锁两种常用属性:pshared和type

        互斥锁属性pshared指定是否允许跨进程共享互斥锁,其可选值有两个:

PTHREAD_PROCESS_SHARED。互斥锁可以被跨进程共享。

PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。互斥锁只能被和锁的初始化线程隶属于同一个进程的线程共享。

互斥锁属性type指定互斥锁的类型。Linux支持如下4种类型的互斥锁:

PTHREAD_MUTEX_NORMAL,普通锁。这是互斥锁默认的类型。当一个线程对一个普通锁加锁以后,其余请求该所的线程将形成一个等待队列,并在该所解锁后按优先级获得它。这种锁类型保证了资源分配的公平性。但这种锁也很容易引发问题:一个线程如果对一个已经加锁的普通锁再次加锁,将引发死锁;对一个已经被其他线程加锁的普通锁解锁,或者对一个已经解锁的普通锁解锁将导致不可预期的后果。

PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK,检错锁。一个线程如果对一个已经加锁的检错锁再次加锁,则加锁操作返回EDEADLK。对一个已经被其让他线程加锁的检错锁解锁,或者对一个已经解锁的检错锁再次解锁,则检错锁返回EPERM。

PTHREAM_MUTEX_RECURSIVE,嵌套锁。这种锁允许一个线程在释放锁之前对他加锁而不发生死锁。不过其他线程如果要获得这个锁,则当前锁的拥有者必须执行相应次数的解锁操作。对一个已经被其他线程枷锁的嵌套锁解锁,或者对一个已经解锁的嵌套锁再次解锁,则解锁操作返回EPERM。

PTHREAD_MUTEX_DEFAULT,默认锁。一个线程如果对一个已经加锁的默认锁再次加锁,或者对一个已经被其他线程加锁的默认锁解锁,或者对一个已经解锁的默认锁再次解锁,将导致不可预期的后果。


使用嵌套锁(PTHREAM_MUTEX_RECURSIVE)程序示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

int a = 1;
int b = 1;
pthread_mutex_t mutex;

void *pthread1(void *arg)
{
	while(1)
	{	
		if(pthread_mutex_lock(&mutex) != 0)
		{
			printf("1 error\n");
			continue;
		}
		if(pthread_mutex_lock(&mutex) != 0) /* 此时调用了2次lock操作 */
		{
			printf("1 error\n");
			continue;
		}
		a++;
		b++;
		if(a != b)
			printf("pthread1: %d, %d\n", a, b);
		else
			printf("11\n");
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
		sleep(1);
	}
}

void *pthread2(void *arg)
{
	while(1)
	{
		if(pthread_mutex_lock(&mutex) != 0)
		{
			printf("2 error\n");
			continue;
		}
		a++;
		b++;
		if(a != b)
			printf("pthread2: %d, %d\n", a, b);
		else
			printf("22------------\n");
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
		sleep(1);
	}
}

int main(void)
{
	pthread_t tid1, tid2;
	pthread_mutexattr_t attr;

	pthread_mutexattr_init(&attr);
	pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
	pthread_mutex_init(&mutex, &attr);
	pthread_create(&tid1, NULL, pthread1, NULL);
	pthread_create(&tid2, NULL, pthread2, NULL);

	pthread_join(tid1, NULL);
	pthread_join(tid2, NULL);
	pthread_mutex_destroy(&mutex);

	return 0;
}

参考

        1、《Linux高性能服务器编程》第14章 多线程编程/互斥锁

        2、Linux多线程编程

        3、Linux多线程编程-信号量

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Linux多线程编程-互斥锁

标签:多线程   互斥锁   

原文地址:http://blog.csdn.net/u012796139/article/details/46756969

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