线程同步——互斥量

转载出处：http://www.cnblogs.com/Gru--/p/5064932.html

同步的概念

    多个线程可以共享内存空间，在程序中不可避免的需要多个线程协作完成某个功能。那么这些线程就可能会使用某个公共的资源。比如说全局变量，某个文件等等。为了不产生冲突，冲突会产生在多个线程的写操作之间，而读操作则很安全。这就需要多个线程之间的同步。

互斥量的原理

    互斥量 实现同步的机制很好理解。可以将互斥量想象为锁。只有当一个线程获得该锁时才有权限对共享资源的操作。从而可以理解为该线程对共享资源上了一把锁，其他线程无权操作。在此线程操作完成之后，需要解锁以便其他线程可以获得该锁。可以想的出来，使用互斥量的代码结构应该是下面的这种形式：

/* get the lock */get_mutex();/* some handler code */.../* release the lock */release_mutex();

值的注意的是，对于想要保护的共享资源，所有的线程都应该使用上面的代码形式，而不只是一两个线程使用互斥量。否则，还是会产生冲突。

接口函数

    互斥量变量用 pthread_mutex_t 数据类型来表示。在对其使用之前必须初始化。有静态和动态两种初始化的方式。静态方式将其设置为常量 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 动态方式需要借助下面两个函数：

#include <pthread.h>int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);int pthread_mutex_destory(pthread_mutx_t *mutex);                    两个函数返回值：若成功，返回0；否则，返回错误编号

其中 attr 参数可以设置为 NULL 表示使用默认的初始化互斥量。

对互斥量进行加锁，需要调用 pthread_mutex_lock 如果互斥量已经上锁，调用线程将阻塞知道互斥量被解锁。对互斥量解锁，需要调用 pthread_mutex_unlock

#include <pthread.h>int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);                    两个函数返回值：若成功，返回0；否则，返回错误编

实例

互斥量的内容就这么多，写个例子来练习一下：

#include <pthread.h>#include <stdio.h>int global = 0;pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void *fun1(void *arg){    int i = 0;    for (; i < 50; i++)    {        pthread_mutex_lock(&mutex);              global += 1;        printf("thread 1 write \t%d\n", global);        pthread_mutex_unlock(&mutex);    }    pthread_exit((void*)1);}void *fun2(void *arg){    int i = 0;    for (; i < 50; i++)    {        pthread_mutex_lock(&mutex);              global += 1;        printf("thread 2 write \t%d\n", global);        pthread_mutex_unlock(&mutex);    }    pthread_exit((void*)2);}int main(){    pthread_t tid1, tid2;    if (pthread_create(&tid1, NULL, fun1, NULL) != 0)        return -1;    if (pthread_create(&tid2, NULL, fun2, NULL) != 0)        return -1;    sleep(5);    return 0;}

死锁

    使用互斥量容易带来的一个问题是死锁。试想，现在一共有两个互斥量变量 mutex1 mutex2 pthread1 占有 mutex1 想请求 mutex2 ， pthread2 占有 mutex2 想请求 mutex1那么这两个线程就会一直阻塞下去，因为没有哪个线程愿意先释放占有的互斥量。一种避免死锁的方法是，所有的线程都按照相同的顺序加锁，严格控制互斥量加锁的顺序。这种方法在互斥量很多、数据结构复杂的情况下就力不从心了。另一种方法是发送无私奉献的精神，线程首先非阻塞的 pthread_mutex_trylock 函数来试图加锁。如果函数成功返回，那么就可以是使用该互斥量。如果函数错误返回，建议线程首先解锁原来的互斥量。再过一段时间继续尝试。不过这种方法带有猜测的意思，建立在概率的基础上，程序的效率不够高。