Linux下線程間通訊--互斥鎖

1.互斥鎖簡(jiǎn)介

在編程中，引入了對(duì)象互斥鎖的概念，來(lái)保證共享數(shù)據(jù)操作的完整性。每個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)于一個(gè)可稱為" 互斥鎖" 的標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記用來(lái)保證在任一時(shí)刻，只能有一個(gè)線程訪問(wèn)該對(duì)象。

互斥鎖（Mutex）是在原子操作API的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的信號(hào)量行為?；コ怄i不能進(jìn)行遞歸鎖定或解鎖，能用于交互上下文但是不能用于中斷上下文，同一時(shí)間只能有一個(gè)任務(wù)持有互斥鎖，而且只有這個(gè)任務(wù)可以對(duì)互斥鎖進(jìn)行解鎖。

互斥鎖是一種簡(jiǎn)單的加鎖的方法來(lái)控制對(duì)共享資源的存取，當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)公共資源時(shí)，為了保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獨(dú)占資源，就可以通過(guò)互斥鎖加以限制，在一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)線程掌握某個(gè)互斥鎖，擁有上鎖狀態(tài)的線程才能夠?qū)蚕碣Y源進(jìn)行操作。若其他線程希望上鎖一個(gè)已經(jīng)上鎖了的互斥鎖，則該線程就會(huì)掛起，直到上鎖的線程釋放掉互斥鎖為止。

2.互斥鎖相關(guān)函數(shù)

在Posix Thread中定義有一套專門用于線程同步的mutex函數(shù)。可以通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式創(chuàng)建互斥鎖。
互斥鎖有三個(gè)類型可供選擇：

PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP普通鎖(默認(rèn)鎖)：

當(dāng)一個(gè)線程加鎖以后，其余請(qǐng)求鎖的線程將形成一個(gè)阻塞等待隊(duì)列，并在解鎖后按優(yōu)先級(jí)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(gè)線程對(duì)同一個(gè)鎖成功獲得多次，并通過(guò)多次unlock 解鎖。如果是不同線程請(qǐng)求，則在加鎖線程解鎖時(shí)重新競(jìng)爭(zhēng)。
嵌套鎖對(duì)同一線程可以重復(fù)上鎖成功，對(duì)不同線程不能重復(fù)上鎖。
嵌套鎖在同一線程中重復(fù)上鎖，需要重復(fù)解鎖，否則其它線程將阻塞。

PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP檢錯(cuò)鎖：

如果同一個(gè)線程請(qǐng)求同一個(gè)鎖，則返回 EDEADLK，否則與普通鎖類型動(dòng)作相同。 這樣就保證當(dāng)不允許多次加鎖時(shí)不會(huì)出現(xiàn)最簡(jiǎn)單情況下的死鎖。

檢錯(cuò)鎖的主要特點(diǎn)就是: 同一個(gè)線程無(wú)法多次重復(fù)進(jìn)行加鎖， 第一次獲取鎖成功后， 沒(méi)有解鎖的情況下， 如果繼續(xù)獲取鎖將不會(huì)阻塞， 會(huì)返回一個(gè)錯(cuò)誤值(35)。

動(dòng)態(tài)方式初始化互斥鎖：
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,constpthread_mutexattr_t *restrict attr);
??attr填NULL表示使用默認(rèn)屬性，創(chuàng)建普通鎖。
//靜態(tài)方式初始化互斥鎖
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//互斥鎖上鎖，多次請(qǐng)求則會(huì)阻塞
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
//互斥鎖上鎖，多次請(qǐng)求不會(huì)阻塞，會(huì)返回上鎖失敗錯(cuò)誤信息
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
//互斥解鎖
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
//銷毀互斥鎖
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

3.互斥鎖編程

3.1練習(xí)1

??1.創(chuàng)建1個(gè)線程，子線程先打印10遍hello,world,然后主線程再打印5遍”12346”,按次順序循環(huán)50次。

#include 
#include 
#include 
/*
1.創(chuàng)建1個(gè)線程，子線程先打印10遍hello,world,然后主線程再打印5遍”12346”,按次順序循環(huán)50次。
*/
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//靜態(tài)初始化互斥鎖1
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//靜態(tài)初始化互斥鎖2
void *pth_work(void *arg)
{
	int i,j;
	for(i=0;i<50;i++)
	{
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		printf("-----------子線程第%d遍-----------\n",i);
		for(j=0;j<10;j++)
		{
			printf("hello,world\n");
		}
		pthread_mutex_unlock(&mutex2);
	}
}
int main()
{
	int i=0,j;
	pthread_t pthid;
	pthread_mutex_lock(&mutex2);
	/*創(chuàng)建子線程*/
	pthread_create(&pthid,NULL,pth_work,NULL);//創(chuàng)建線程
	pthread_detach(pthid);
	for(i=0;i<50;i++)
	{
		pthread_mutex_lock(&mutex2);//互斥鎖上鎖
		printf("-----------主線程第%d遍-----------\n",i);
		for(j=0;j<5;j++)//主線程打印
		{
			printf("123456\n");
		}
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	pthread_mutex_destroy(&mutex);
	pthread_mutex_destroy(&mutex2);

}

3.2練習(xí)2

??2.創(chuàng)建3線程，線程1打印A,線程2打印B,線程3打印C，按照ABC順序輸出10遍。

#include 
#include 
#include 
/*
2.創(chuàng)建3線程，線程1打印A,線程2打印B,線程3打印C，按照ABC順序輸出10遍。
*/
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//靜態(tài)初始化互斥鎖1
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//靜態(tài)初始化互斥鎖2
pthread_mutex_t mutex3 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//靜態(tài)初始化互斥鎖3
void *pth_work(void *arg)
{
	int cnt=(int *)arg;
	//printf("cnt=%d\n",cnt);
	for(int i=0;i<10;i++)
	{
		if(cnt==0)//線程1
		{
			pthread_mutex_lock(&mutex);
			printf("A");
			pthread_mutex_unlock(&mutex2);
		}
		if(cnt==1)//線程2
		{
			pthread_mutex_lock(&mutex2);
			printf("B");
			pthread_mutex_unlock(&mutex3);
		}
		if(cnt==2)//線程3
		{
			pthread_mutex_lock(&mutex3);
			printf("C");
			fflush(stdout);//刷新緩沖區(qū)
			pthread_mutex_unlock(&mutex);
		}
	}
}
int main()
{
	int i=0;
	pthread_t pthid[3];
	pthread_mutex_lock(&mutex2);
	pthread_mutex_lock(&mutex3);
	/*創(chuàng)建3個(gè)子線程*/
	for(i=0;i<3;i++)
	{
		pthread_create(&pthid[i],NULL,pth_work,(void *)i);
	}
	/*等待線程結(jié)束*/
	for(i=0;i<3;i++)
	{
		pthread_join(pthid[i],NULL);
	}
	printf("\n所有子線程結(jié)束，程序退出!\n");
	pthread_mutex_destroy(&mutex);
	pthread_mutex_destroy(&mutex2);
	pthread_mutex_destroy(&mutex3);
}

運(yùn)行效果：

[wbyq@wbyq ubuntu]$ ./app 
ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC
所有子線程結(jié)束，程序退出!

審核編輯：湯梓紅