线程的互斥锁

1.线程的互斥锁

1.1. 初始化:

在Linux下, 线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t. 在使用前, 要对它进行初始化:

对于静态分配的互斥量, 可以把它设置为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, 或者调用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.

原型:

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

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

头文件:

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.

说明: 如果使用默认的属性初始化互斥量, 只需把attr设为NULL. 其他值在以后讲解.

1.2. 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.

首先说一下加锁函数:

头文件:

原型:

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.

说明: 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.

再说一下解所函数:

头文件:

原型: int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.

1.3. 死锁:

死锁主要发生在有多个依赖锁存在时, 会在一个线程试图以与另一个线程相反顺序锁住互斥量时发生. 如何避免死锁是使用互斥量应该格外注意的东西.

总体来讲, 有几个不成文的基本原则:

对共享资源操作前一定要获得锁.

完成操作以后一定要释放锁.

尽量短时间地占用锁.

如果有多锁, 如获得顺序是ABC连环扣, 释放顺序也应该是ABC.

线程错误返回时应该释放它所获得的锁.

谈了这么多就让我举个实际点的例子来说明以上函数的功能：

（代码来源于：《GPRS服务器Linux编程》作者：李杨明）

#include

#include

#include

#include

#include

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int lock_var;

time_t end_time;

int sum;

void pthread1(void *arg);

void pthread2(void *arg);

void pthread3(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])

{

pthread_t id1,id2,id3;

pthread_t mon_th_id;

int ret;

sum=10;

end_time = time(NULL) 10;

pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

ret=pthread_create(&id1,NULL,(void *)pthread1, NULL);

if(ret!=0)

perror("pthread cread1");

ret=pthread_create(&id2,NULL,(void *)pthread2, NULL);

if(ret!=0)

perror("pthread cread2");

ret=pthread_create(&id3,NULL,(void *)pthread3, NULL);

if(ret!=0)

perror("pthread cread3");

pthread_join(id1,NULL);

pthread_join(id2,NULL);

pthread_join(id3,NULL);

exit(0);

}

void pthread1(void *arg)

{

int i;

while(time(NULL) < end_time)

{

if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0) //lock

{

perror("pthread_mutex_lock");

}

else

printf("pthread1:pthread1 lock the variable/n");

for(i=0;i<2;i )

{

sleep(2);

lock_var ;

}

if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0) //unlock

{

perror("pthread_mutex_unlock");

}

else

printf("pthread1:pthread1 unlock the variable/n");

sleep(1);

}

}

void pthread2(void *arg)

{

int nolock=0;

int ret;

while(time(NULL) < end_time)

{

ret=pthread_mutex_trylock(&mutex);//try lock

if(ret==EBUSY)

printf("pthread2:the variable is locked by pthread1/n");

else{

if(ret!=0)

{

perror("pthread_mutex_trylock");

exit(1);

}

else

printf("pthread2:pthread2 got lock.The variable is %d/n",lock_var);

if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0)//unlock

{

perror("pthread_mutex_unlock");

}

else

printf("pthread2:pthread2 unlock the variable/n");

}

sleep(1);

}

}

void pthread3(void *arg)

{

}

**************************************

1.4.递归加锁 的问题

在默认情况下，Linux 下的同一线程无法对同一互斥锁进行递归加速，否则将发生死锁。

所谓递归加锁，就是在同一线程中试图对互斥锁进行两次或两次以上的行为

由于在默认情况下，Linux 不允许同一线程递归加锁，因此在第二次加锁操作时线程将出现死锁。

    清单 1. Linux 重复对互斥锁加锁实例

    // 通过默认条件建锁

    pthread_mutex_t *theMutex = new pthread_mutex_t;

    pthread_mutexattr_t attr;

    pthread_mutexattr_init(&attr);

    pthread_mutex_init(theMutex,&attr);

    pthread_mutexattr_destroy(&attr);

    // 递归加锁

    pthread_mutex_lock (theMutex);

    pthread_mutex_lock (theMutex);

    pthread_mutex_unlock (theMutex);

    pthread_mutex_unlock (theMutex);

在以上代码场景中，问题将出现在第二次加锁操作。由于在默认情况下，Linux 不允许同一线程递归加锁，因此在第二次加锁操作时线程将出现死锁。

Linux 互斥变量这种奇怪的行为或许对于特定的某些场景会所有用处，但是对于大多数情况下看起来更像是程序的一个 bug 。毕竟，在同一线程中对同一互斥锁进行递归加锁在尤其是二次开发中经常会需要。

这个问题与互斥锁的中的默认 recursive 属性有关。解决问题的方法就是显式地在互斥变量初始化时将设置起 recursive 属性。基于此，以上代码其实稍作修改就可以很好的运行，只需要在初始化锁的时候加设置一个属性。请看清单 2 。

清单 2. 设置互斥锁 recursive 属性实例

pthread_mutexattr_init(&attr);

    // 设置 recursive 属性

    pthread_mutexattr_settype(&attr,PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP);

    pthread_mutex_init(theMutex,&attr);

因此，建议尽量设置 recursive 属性以初始化 Linux 的互斥锁，这样既可以解决同一线程递归加锁的问题，又可以避免很多情况下死锁的发生。这样做还有一个额外的好处，就是可以让 Windows 和 Linux 下让锁的表现统一。