做过稍微大一点项目的人都知道,力求程序的稳定性和调度的方便,使用了大量的线程,几乎每个模块都有一个专门的线程处理函数。而互斥量与条件变量在线程管理中必不可少,任务间的调度几乎都是由互斥量与条件变量控制。互斥量的实现与进程中的信号量(无名信号量)是类似的,当然,信号量也可以用于线程,区别在于初始化的时候,其本质都是P/V操作。编译时,记得加上-lpthread或-lrt哦。
有关进程间通信(消息队列)见:进程间通信之深入消息队列的详解
一、互斥量
1. 初始化与销毁:
对于静态分配的互斥量, 可以初始化为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER(等价于pthread_mutex_init(…, NULL))或调用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.
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t*restric attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
返回值:成功则返回0,出错则返回错误编号.
说明:1、如果使用默认的属性初始化互斥量,只需把attr设为NULL。
2、销毁一个互斥锁即意味着释放它所占用的资源,且要求锁当前处于开放状态。由于在Linux中,互斥锁并不占用任何资源,因此 LinuxThreads中的pthread_mutex_destroy()除了检查锁状态以外(锁定状态则返回EBUSY)没有其他动作。
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。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); //P操作:请求资源(+1)
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);//V操作:释放资源(-1)
返回值:成功则返回0,出错则返回错误编号.
说明:1、想给一个互斥量上锁,我们调用pthread_mutex_lock。如果mutex已经上锁,调用的线程将会被阻塞,直至信号量解锁。
2、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。
3、要解锁一个信号量,我们调用phtread_mutex_unlock。
3. 死锁、同步、与互斥的关系
3.1 死锁:
有时,可能需要同时访问两个资源。您可能正在使用其中的一个资源,随后发现还需要另一个资源。如果两个线程尝试声明这两个资源,但是以不同的顺序锁定与这些资源相关联的互斥锁,则会出现问题。例如,如果两个线程分别锁定互斥锁1 和互斥锁 2,则每个线程尝试锁定另一个互斥锁时,将会出现死锁。下面的例子说明了可能的死锁情况。
线程 1 |
线程 2 |
pthread_mutex_lock(&m1); pthread_mutex_lock(&m2); do something…… pthread_mutex_unlock(&m2); pthread_mutex_unlock(&m1); |
pthread_mutex_lock(&m2); pthread_mutex_lock(&m1); do something…… pthread_mutex_unlock(&m1); pthread_mutex_unlock(&m2); |
3.2 同步:
线程 1 |
线程 2 |
pthread_mutex_lock(&m1); do something…… pthread_mutex_unlock(&m2); |
pthread_mutex_lock(&m2); do something…… pthread_mutex_unlock(&m1); |
3.3 互斥:
线程 1 |
pthread_mutex_lock(&m1); do something……//临界区(Critical Section) pthread_mutex_unlock(&m1); |
4. 互斥量之前辈总结
1.对共享资源操作前一定要获得锁。
2.完成操作以后一定要释放锁。
3.尽量短时间地占用锁。
4.如果有多锁, 如获得顺序是ABC连环扣,释放顺序也应该是ABC。
5.线程错误返回时应该释放它所获得的锁。
二、条件变量
1. 创建和注销
条件变量和互斥锁一样,都有静态动态两种创建方式
a. 静态方式
静态方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量,如:&nb