Linux互斥锁、条件变量和信号量

进行多线程编程,最应该注意的就是那些共享的数据,因为无法知道哪个线程会在哪个时候对它进行操作,也无法得知哪个线程会先运行,哪个线程会后运行。所以,要对这些资源进行合理的分配和正确的使用。在Linux下,提供了互斥锁、条件变量和信号量来对共享资源进行保护。

一、互斥锁
互斥锁,是一种信号量,常用来防止两个进程或线程在同一时刻访问相同的共享资源。
需要的头文件:pthread.h
互斥锁标识符:pthread_mutex_t

(1)互斥锁初始化:
函数原型: int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t* mutex,const pthread_mutexattr_t* mutexattr);
函数传入值:  mutex:互斥锁。
mutexattr:PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 创建快速互斥锁。
PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP 创建递归互斥锁。
PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP  创建检错互斥锁。
函数返回值:成功:0;出错:-1

(2)互斥操作函数
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex); //上锁
int pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t* mutex); //只有在互斥被锁住的情况下才阻塞
int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t* mutex); //解锁
int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t* mutex); //清除互斥锁
函数传入值:mutex:互斥锁。
函数返回值:成功:0;出错:-1

使用形式:
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init (&mutex, NULL); /*定义*/
...

pthread_mutex_lock(&mutex); /*获取互斥锁*/
... /*临界资源*/
pthread_mutex_unlock(&mutex); /*释放互斥锁*/

如果一个线程已经给一个互斥量上锁了,后来在操作的过程中又再次调用了该上锁的操作,那么该线程将会无限阻塞在这个地方,从而导致死锁。这就需要互斥量的属性。

互斥量分为下面三种:
1、快速型。这种类型也是默认的类型。该线程的行为正如上面所说的。
2、递归型。如果遇到我们上面所提到的死锁情况,同一线程循环给互斥量上锁,那么系统将会知道该上锁行为来自同一线程,那么就会同意线程给该互斥量上锁。
3、错误检测型。如果该互斥量已经被上锁,那么后续的上锁将会失败而不会阻塞,pthread_mutex_lock()操作将会返回EDEADLK。

互斥量的属性类型为pthread_mutexattr_t。声明后调用pthread_mutexattr_init()来创建该互斥量。然后调用 pthread_mutexattr_settype来设置属性。格式如下:int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr, int kind);
第一个参数attr,就是前面声明的属性变量;第二个参数kind,就是我们要设置的属性类型。他有下面几个选项:
PTHREAD_MUTEX_FAST_NP
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP

下面给出一个使用属性的简单过程:
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr);
pthread_mutexattr_settype(&attr,PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP);
pthread_mutex_init(&mutex,&attr);
pthread_mutex_destroy(&attr);

前面我们提到在调用pthread_mutex_lock()的时候,如果此时mutex已经被其他线程上锁,那么该操作将会一直阻塞在这个地方。如果我们此时不想一直阻塞在这个地方,那么可以调用下面函数:pthread_mutex_trylock。
如果此时互斥量没有被上锁,那么pthread_mutex_trylock将会返回0,并会对该互斥量上锁。如果互斥量已经被上锁,那么会立刻返回EBUSY。

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