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互斥锁基本原理
初始化互斥锁#xff1a;pthread_mutex_init
获取互斥锁: pthread_mutex_lock
释放互斥锁: pthread_mutex_unlock
销毁互斥锁#xff1a;pthread_mutex_destroy
互斥锁基本使用代码
死锁示例代码 互斥锁基本原理 在多线程编程中pthread_mutex_init
获取互斥锁: pthread_mutex_lock
释放互斥锁: pthread_mutex_unlock
销毁互斥锁pthread_mutex_destroy
互斥锁基本使用代码
死锁示例代码 互斥锁基本原理 在多线程编程中互斥锁Mutex即 Mutual Exclusion 的缩写是一种最基本的同步机制用于保证在同一时刻只有一个线程能够访问共享资源从而避免竞态条件race condition的发生。竞态条件指的是多个线程同时访问和修改共享资源导致最终结果依赖于线程执行顺序的不确定情况。 互斥锁就像是一把锁线程在访问共享资源前需要先获取这把锁。如果锁是可用的即未被其他线程持有线程获取锁并访问共享资源如果锁已被其他线程持有那么该线程会被阻塞直到持有锁的线程释放锁它才有机会获取锁并继续执行。 大家可以先看一下这篇文章了解一下多线程下信号量的使用linux多线程之POSIX信号量-CSDN博客。其实互斥锁就跟信号量的值为1的情况下差不多。
初始化互斥锁pthread_mutex_init
函数原型
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr); 功能初始化一个互斥锁。参数 mutex指向要初始化的互斥锁变量的指针。attr用于指定互斥锁的属性如设置为 NULL则使用默认属性。默认属性下互斥锁是快速互斥锁适用于大多数场景。如果需要自定义互斥锁属性如设置为递归互斥锁允许同一线程多次获取锁可以先初始化一个 pthread_mutexattr_t 结构体通过相关函数设置属性后再传递给 pthread_mutex_init。 返回值成功时返回 0失败时返回非零错误码如 EAGAIN资源不足无法初始化互斥锁、EINVAL无效的属性等。
获取互斥锁: pthread_mutex_lock
函数原型
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
功能尝试获取指定的互斥锁。如果互斥锁当前未被其他线程持有调用线程将获取锁并继续执行如果互斥锁已被其他线程持有调用线程会被阻塞直到互斥锁可用。参数mutex 指向要获取的互斥锁变量的指针。返回值成功时返回 0失败时返回非零错误码如 EINVAL无效的互斥锁、EDEADLK检测到死锁例如线程尝试获取自己已经持有的非递归互斥锁等。
释放互斥锁: pthread_mutex_unlock
函数原型
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
功能释放指定的互斥锁使其他等待该互斥锁的线程有机会获取锁并继续执行。参数mutex 指向要释放的互斥锁变量的指针。返回值成功时返回 0失败时返回非零错误码如 EINVAL无效的互斥锁、EPERM调用线程未持有该互斥锁却尝试释放它等。
销毁互斥锁pthread_mutex_destroy
函数原型
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
功能销毁一个已初始化的互斥锁释放与之相关的资源。在销毁互斥锁之前应确保没有线程持有该互斥锁。参数mutex 指向要销毁的互斥锁变量的指针。返回值成功时返回 0失败时返回非零错误码如 EBUSY互斥锁正在被使用、EINVAL无效的互斥锁等。
互斥锁基本使用代码
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include pthread.h// 定义共享资源和互斥锁
int shared_resource 0;
pthread_mutex_t mutex PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;// 线程函数
void* increment_shared_resource(void* arg) {// 获取互斥锁pthread_mutex_lock(mutex);shared_resource;printf(Thread incremented shared_resource to %d\n, shared_resource);// 释放互斥锁pthread_mutex_unlock(mutex);return NULL;
}int main() {const int num_threads 5;pthread_t threads[num_threads];// 创建线程for (int i 0; i num_threads; i) {if (pthread_create(threads[i], NULL, increment_shared_resource, NULL) ! 0) {perror(Thread creation failed);return 1;}}// 等待所有线程完成for (int i 0; i num_threads; i) {if (pthread_join(threads[i], NULL) ! 0) {perror(Thread join failed);return 1;}}return 0;
} 死锁示例代码 死锁使得一个或者多个线程被挂起而无法执行而且这种情况还不容易被发现。在这里咱们简单说明两种会出现死锁的情况“
在一个线程中对一个已经加锁的普通锁再次加锁将导致死锁。这种情况可能出现在设计得不够仔细的递归函数中。如果两个线程按照不同的顺序来申请两个互斥锁也容易产生死锁。
我们对第二种情况写一个示例代码
#include pthread.h
#include unistd.h
#include stdio.hint a 0;
int b 0;
pthread_mutex_t mutex_a;
pthread_mutex_t mutex_b;void* another( void* arg )
{pthread_mutex_lock( mutex_b );printf( in child thread, got mutex b, waiting for mutex a\n );sleep( 5 );b;pthread_mutex_lock( mutex_a );b a;pthread_mutex_unlock( mutex_a );pthread_mutex_unlock( mutex_b );pthread_exit( NULL );
}int main()
{pthread_t id;pthread_mutex_init( mutex_a, NULL );pthread_mutex_init( mutex_b, NULL );pthread_create( id, NULL, another, NULL );pthread_mutex_lock( mutex_a );printf( in parent thread, got mutex a, waiting for mutex b\n );sleep( 5 );a;pthread_mutex_lock( mutex_b );a b;pthread_mutex_unlock( mutex_b );pthread_mutex_unlock( mutex_a );pthread_join( id, NULL );pthread_mutex_destroy( mutex_a );pthread_mutex_destroy( mutex_b );return 0;
}代码说明
主线程会优先抢占互斥锁mutex_a在主线程内我们故意sleep(5)使得程序睡眠五秒钟此举是为了让新线程抢占互斥锁mutex_b。新线程在主线程sleep(5)结束之前就来到了申请互斥锁mutex_a的代码此时新线程讲挂起等待互斥锁mutex_a。主线程结束sleep(5)后会申请互斥锁mutex_b此时互斥锁mutex_b在新线程手上主线程也被挂起。 此时两个线程就在那里相互僵着造成死锁现象。如果我们不是故意让新线程sleep(5)睡眠5秒该程序很多时候都能正常运行很难察觉该程序的死锁问题。
