互斥量機制
在計算機系統中有許多共享資源不允許使用者并行使用,
像列印機這樣的共享裝置被稱為“排它性資源”,
因為它一次隻能由一個執行流通路。執行流必須以互斥的方式
執行通路排它性資源的代碼。
互斥量(Mutex),又稱為互斥鎖,是一種用來保護臨界區的特殊變量,
它可以處于鎖定(locked)狀态,也可以處于解鎖(unlocked)狀态:
如果互斥鎖是鎖定的,就是一個特定的線程持有這個互斥鎖:
如果沒有線程持有這個互斥鎖,那麼這個互斥鎖就處于解鎖狀态。
//互斥量是最簡單也是最有效的線程同步機制。程式可以用它來保護臨界區,
//以獲得對排它性資源的獨占通路權。另外,互斥量隻能被短時間地持有,
//使用完臨界資源後應立即釋放鎖。
1.互斥量的操作(程式設計操作)
1.1:建立互斥量,并初始化
(1).靜态初始化
對是靜态配置設定的 pthread_mutex_t 變量來說值需要将
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER賦給變量就行了。
//eg: pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
(2).動态初始化
對動态配置設定或者不使用預設互斥屬性的互斥變量來說,需要
調用 pthread_mutex_int()函數來執行初始化工作。
//eg:int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
// const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
參數:
@mutex 是一個指向要初始化的互斥量的指針
@attr 傳遞 NULL 來初始化一個帶有“預設屬性”的互斥量,否則就要用類似于
線程屬性對象所使用的方法,先建立互斥量屬性對象,再用該屬性對象來
建立互斥量。
傳回值:
成功 傳回 0,失敗 傳回一個錯誤碼
2.2銷毀互斥量
銷毀互斥量使用 pthread_mutex_destroy()函數,原型如下:
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
//@ mutex 指向要銷毀的互斥量的指針。
2.3加鎖與解鎖
2.3.1線程試圖鎖定互斥量的過程稱之為加鎖。
Pthreads 中有兩個試圖鎖定互斥量的函數,
pthread_mutex_lock()和 pthread_mutex_ trylock()。
pthread_mutex_lock()函數會一直阻塞到互斥量可用為止,
而 pthread_mutex_trylock() 會嘗試加鎖,通常立即傳回。函數原型如下:
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
@ mutex 是需要加鎖的互斥量。
傳回值:
成功 傳回 0,
失敗 傳回錯誤碼,
注:如果,一個線程己持有鎖的情況下,調用 pthread_mutex_trylock()函數錯誤碼為 EBUSY。
2.3.2解鎖是線程将互斥量由鎖定狀态變為解鎖狀态。
pthread_mutex_unlock()函數用來釋放指定的互斥量。函數原型如下:
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
//線程需要進入臨界區之前正确地擷取适當的互斥量,并線上程離開臨界區時釋放互斥量。
程式示例 :
該程式使用互斥量來保證多線程同時輸出順序例子,互斥量保證擷取的
線程列印完才讓别的線程列印,杜絕了列印亂序的問題。
1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<pthread.h>
4 #include<stdlib.h>
5 #include<unistd.h>
6
7 pthread_t tid[2]; //定義線程名
8 pthread_mutex_t lock; //定義互斥鎖變量
9
10 void* doPrint(void *arg) //線程執行函數
11 {
12 int id = (long)arg;
13 int i = 0;
14 pthread_mutex_lock(&lock); // 使用互斥量保護臨界區 ,加鎖
15 printf("Job %d started\n", id);
16 for (i = 0; i < 5; i++) {
17 printf("Job %d printing\n", id);
18 usleep(10);
19 }
20 printf("Job %d finished\n", id);
21 pthread_mutex_unlock(&lock); //解鎖
22 return NULL;
23 }
24
25 int main(void)
26 {
27 long i = 0;
28 int err;
29
30 if (pthread_mutex_init(&lock, NULL) != 0) /* 動态初始化互斥量*/
{
31 printf("\n Mutex init failed\n");
32 return 1;
33 }
34 while (i < 2)
{
35 err = pthread_create(&(tid[i]), NULL, &doPrint, (void*)i);
36 if (err != 0)
37 printf("Can't create thread :[%s]", strerror(err));
38 i++;
39 }
40 pthread_join(tid[0], NULL);
41 pthread_join(tid[1], NULL);
42 pthread_mutex_destroy(&lock); //銷毀互斥量
43
44 return 0;
45 }