Linux線程-互斥鎖pthread_mutex_t

在線程實(shí)際運(yùn)行過程中，我們經(jīng)常需要多個線程保持同步。這時可以用互斥鎖來完成任務(wù)；互斥鎖的使用過程中，主要有pthread_mutex_init，pthread_mutex_destory，pthread_mutex_lock，pthread_mutex_unlock這幾個函數(shù)以完成鎖的初始化，鎖的銷毀，上鎖和釋放鎖操作。

linux下為了多線程同步，通常用到鎖的概念。
posix下抽象了一個鎖類型的結(jié)構(gòu)：ptread_mutex_t。通過對該結(jié)構(gòu)的操作，來判斷資源是否可以訪問。顧名思義，加鎖(lock)后，別人就無法打開，只有當(dāng)鎖沒有關(guān)閉(unlock)的時候才能訪問資源。
它主要用如下7個函數(shù)進(jìn)行操作。
1：pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex,const pthread_mutexattr_t *attr);
? ?初始化鎖變量mutex。attr為鎖屬性，NULL值為默認(rèn)屬性。
2：pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);加鎖
3：pthread_mutex_tylock(pthread_mutex_t *mutex);加鎖，但是與2不一樣的是當(dāng)鎖已經(jīng)在使用的時候，返回為EBUSY，而不是掛起等待。
4：pthread_create（（pthread_t ?*thread, ?pthread_attr_t ?*attr, ?void ?*（*start_routine）（void ?*）, ?void ?*arg）
? ? 功能：創(chuàng)建線程（實(shí)際上就是確定調(diào)用該線程函數(shù)的入口點(diǎn)），在線程創(chuàng)建以后，就開始運(yùn)行相關(guān)的線程函數(shù)。
? ? 說明：thread：線程標(biāo)識符；attr：線程屬性設(shè)置；start_routine：線程函數(shù)的起始地址；arg：傳遞給start_routine的參數(shù)；
? ? 返回值：成功，返回0；出錯，返回-1。
5：pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);釋放鎖
6：pthread_join(pthread_t tid, void **status);
? ? 功能：pthread_join()函數(shù)會一直阻塞調(diào)用線程，直到指定的線程tid終止。當(dāng)pthread_join()返回之后，應(yīng)用程序可回收
? ? 與已終止線程關(guān)聯(lián)的任何數(shù)據(jù)存儲空間，（另外也可設(shè)置線程attr屬性，當(dāng)線程結(jié)束時直接回收資源）如果沒有必要等待特定的線程
? ? 終止之后才進(jìn)行其他處理，則應(yīng)當(dāng)將該線程分離pthread_detach()。
7：pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);使用完后釋放

一，鎖的創(chuàng)建

? ? 鎖可以被動態(tài)或靜態(tài)創(chuàng)建，可以用宏P(guān)THREAD_MUTEX_INITIALIZER來靜態(tài)的初始化鎖，采用這種方式比較容易理解，互斥鎖是pthread_mutex_t的結(jié)構(gòu)體，而這個宏是一個結(jié)構(gòu)常量，如下可以完成靜態(tài)的初始化鎖：
? ? pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
? ? 另外鎖可以用pthread_mutex_init函數(shù)動態(tài)的創(chuàng)建，函數(shù)原型如下：
? ? int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t * attr)

二，鎖的屬性

? ? 互斥鎖屬性可以由pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *mattr);來初始化，然后可以調(diào)用其他的屬性設(shè)置方法來設(shè)置其屬性；
? ? 互斥鎖的范圍：可以指定是該進(jìn)程與其他進(jìn)程的同步還是同一進(jìn)程內(nèi)不同的線程之間的同步。可以設(shè)置為PTHREAD_PROCESS_SHARE和PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。默認(rèn)是后者，表示進(jìn)程內(nèi)使用鎖。可以使用int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *mattr, int pshared)
pthread_mutexattr_getshared(pthread_mutexattr_t *mattr,int *pshared)
用來設(shè)置與獲取鎖的范圍；

? ? 互斥鎖的類型：有以下幾個取值空間：
　　PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP，這是缺省值，也就是普通鎖。當(dāng)一個線程加鎖以后，其余請求鎖的線程將形成一個等待隊列，并在解鎖后按優(yōu)先級獲得鎖。這種鎖策略保證了資源分配的公平性。
　　PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP，嵌套鎖，允許同一個線程對同一個鎖成功獲得多次，并通過多次unlock解鎖。如果是不同線程請求，則在加鎖線程解鎖時重新競爭。
　　PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP，檢錯鎖，如果同一個線程請求同一個鎖，則返回EDEADLK，否則與PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP類型動作相同。這樣就保證當(dāng)不允許多次加鎖時不會出現(xiàn)最簡單情況下的死鎖。
　　PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP，適應(yīng)鎖，動作最簡單的鎖類型，僅等待解鎖后重新競爭。

可以用
pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr , int type)
pthread_mutexattr_gettype(pthread_mutexattr_t *attr , int *type)
獲取或設(shè)置鎖的類型。

三，鎖的釋放

? ? 調(diào)用pthread_mutex_destory之后，可以釋放鎖占用的資源，但這有一個前提上鎖當(dāng)前是沒有被鎖的狀態(tài)。

四，鎖操作

? ? 對鎖的操作主要包括加鎖 pthread_mutex_lock()、解鎖pthread_mutex_unlock()和測試加鎖 pthread_mutex_trylock()三個。

? 　int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)

　　int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

　　int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

　　pthread_mutex_trylock()語義與pthread_mutex_lock()類似，不同的是在鎖已經(jīng)被占據(jù)時返回EBUSY而不是掛起等待

五，鎖的使用

例子1：

#include <pthread.h> #include <stdio.h>pthread_mutex_t mutex ; void *print_msg(void *arg){int i=0;pthread_mutex_lock(&mutex);for(i=0;i<15;i++){printf("output : %d\n",i);usleep(100);}pthread_mutex_unlock(&mutex); } int main(int argc,char** argv){pthread_t id1;pthread_t id2;pthread_mutex_init(&mutex,NULL);pthread_create(&id1,NULL,print_msg,NULL);pthread_create(&id2,NULL,print_msg,NULL);pthread_join(id1,NULL);pthread_join(id2,NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 1; }

例子2：

下面經(jīng)典例子為創(chuàng)建兩個線程對sum從1加到100。前面第一個線程從1－49，后面從50－100。主線程讀取最后的加值。為了防止資源競爭，用了pthread_mutex_t 鎖操作。

#include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> typedef struct ct_sum { int sum;pthread_mutex_t lock; }ct_sum; void * add1(void * cnt) { pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));int i;for( i=0;i<50;i++){(*(ct_sum*)cnt).sum+=i;}pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));pthread_exit(NULL);return 0; } void * add2(void *cnt) { int i;cnt= (ct_sum*)cnt;pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));for( i=50;i<101;i++){ (*(ct_sum*)cnt).sum+=i; }pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));pthread_exit(NULL);return 0; } int main(void) { int i;pthread_t ptid1,ptid2;int sum=0;ct_sum cnt;pthread_mutex_init(&(cnt.lock),NULL);cnt.sum=0;pthread_create(&ptid1,NULL,add1,&cnt);pthread_create(&ptid2,NULL,add2,&cnt);pthread_mutex_lock(&(cnt.lock));printf("sum %d\n",cnt.sum);pthread_mutex_unlock(&(cnt.lock));pthread_join(ptid1,NULL);pthread_join(ptid2,NULL);pthread_mutex_destroy(&(cnt.lock));return 0; }

總結(jié)

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