Linux线程-互斥锁pthread_mutex_t

Linux线程-互斥锁pthread_mutex_t

在线程实际运行过程中，我们经常需要多个线程保持同步。这时可以用互斥锁来完成任务；互斥锁的使用过程中，主要有pthread_mutex_init，pthread_mutex_destory，pthread_mutex_lock，pthread_mutex_unlock这几个函数以完成锁的初始化，锁的销毁，上锁和释放锁操作。

linux下为了多线程同步，通常用到锁的概念。
posix下抽象了一个锁类型的结构：ptread_mutex_t。通过对该结构的操作，来判断资源是否可以访问。顾名思义，加锁(lock)后，别人就无法打开，只有当锁没有关闭(unlock)的时候才能访问资源。
它主要用如下7个函数进行操作。
1：pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex,const pthread_mutexattr_t *attr);
   初始化锁变量mutex。attr为锁属性，NULL值为默认属性。
2：pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);加锁
3：pthread_mutex_tylock(pthread_mutex_t *mutex);加锁，但是与2不一样的是当锁已经在使用的时候，返回为EBUSY，而不是挂起等待。
4：pthread_create（（pthread_t  *thread,  pthread_attr_t  *attr,  void  *（*start_routine）（void  *）,  void  *arg）
    功能：创建线程（实际上就是确定调用该线程函数的入口点），在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数。
    说明：thread：线程标识符；attr：线程属性设置；start_routine：线程函数的起始地址；arg：传递给start_routine的参数；
    返回值：成功，返回0；出错，返回-1。
5：pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);释放锁
6：pthread_join(pthread_t tid, void **status);
    功能：pthread_join()函数会一直阻塞调用线程，直到指定的线程tid终止。当pthread_join()返回之后，应用程序可回收
    与已终止线程关联的任何数据存储空间，（另外也可设置线程attr属性，当线程结束时直接回收资源）如果没有必要等待特定的线程
    终止之后才进行其他处理，则应当将该线程分离pthread_detach()。
7：pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);使用完后释放

一，锁的创建

    锁可以被动态或静态创建，可以用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来静态的初始化锁，采用这种方式比较容易理解，互斥锁是pthread_mutex_t的结构体，而这个宏是一个结构常量，如下可以完成静态的初始化锁：
    pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    另外锁可以用pthread_mutex_init函数动态的创建，函数原型如下：
    int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t * attr)

二，锁的属性

    互斥锁属性可以由pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *mattr);来初始化，然后可以调用其他的属性设置方法来设置其属性；
    互斥锁的范围：可以指定是该进程与其他进程的同步还是同一进程内不同的线程之间的同步。可以设置为PTHREAD_PROCESS_SHARE和PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。默认是后者，表示进程内使用锁。可以使用int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *mattr, int pshared)
pthread_mutexattr_getshared(pthread_mutexattr_t *mattr,int *pshared)
用来设置与获取锁的范围；

    互斥锁的类型：有以下几个取值空间：
　　PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP，这是缺省值，也就是普通锁。当一个线程加锁以后，其余请求锁的线程将形成一个等待队列，并在解锁后按优先级获得锁。这种锁策略保证了资源分配的公平性。
　　PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP，嵌套锁，允许同一个线程对同一个锁成功获得多次，并通过多次unlock解锁。如果是不同线程请求，则在加锁线程解锁时重新竞争。
　　PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP，检错锁，如果同一个线程请求同一个锁，则返回EDEADLK，否则与PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP类型动作相同。这样就保证当不允许多次加锁时不会出现最简单情况下的死锁。
　　PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP，适应锁，动作最简单的锁类型，仅等待解锁后重新竞争。

可以用
pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr , int type)
pthread_mutexattr_gettype(pthread_mutexattr_t *attr , int *type)
获取或设置锁的类型。

三，锁的释放

    调用pthread_mutex_destory之后，可以释放锁占用的资源，但这有一个前提上锁当前是没有被锁的状态。

四，锁操作

    对锁的操作主要包括加锁 pthread_mutex_lock()、解锁pthread_mutex_unlock()和测试加锁 pthread_mutex_trylock()三个。

  　int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)

　　int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

　　int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

　　pthread_mutex_trylock()语义与pthread_mutex_lock()类似，不同的是在锁已经被占据时返回EBUSY而不是挂起等待

五，锁的使用

例子1：

#include <pthread.h> #include <stdio.h>pthread_mutex_t mutex ; void *print_msg(void *arg){int i=0;pthread_mutex_lock(&mutex);for(i=0;i<15;i++){printf("output : %d\n",i);usleep(100);}pthread_mutex_unlock(&mutex); } int main(int argc,char** argv){pthread_t id1;pthread_t id2;pthread_mutex_init(&mutex,NULL);pthread_create(&id1,NULL,print_msg,NULL);pthread_create(&id2,NULL,print_msg,NULL);pthread_join(id1,NULL);pthread_join(id2,NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 1; }

例子2：

下面经典例子为创建两个线程对sum从1加到100。前面第一个线程从1－49，后面从50－100。主线程读取最后的加值。为了防止资源竞争，用了pthread_mutex_t 锁操作。

#include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> typedef struct ct_sum { int sum;pthread_mutex_t lock; }ct_sum; void * add1(void * cnt) { pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));int i;for( i=0;i<50;i++){(*(ct_sum*)cnt).sum+=i;}pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));pthread_exit(NULL);return 0; } void * add2(void *cnt) { int i;cnt= (ct_sum*)cnt;pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));for( i=50;i<101;i++){ (*(ct_sum*)cnt).sum+=i; }pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));pthread_exit(NULL);return 0; } int main(void) { int i;pthread_t ptid1,ptid2;int sum=0;ct_sum cnt;pthread_mutex_init(&(cnt.lock),NULL);cnt.sum=0;pthread_create(&ptid1,NULL,add1,&cnt);pthread_create(&ptid2,NULL,add2,&cnt);pthread_mutex_lock(&(cnt.lock));printf("sum %d\n",cnt.sum);pthread_mutex_unlock(&(cnt.lock));pthread_join(ptid1,NULL);pthread_join(ptid2,NULL);pthread_mutex_destroy(&(cnt.lock));return 0; }

总结

以上是生活随笔为你收集整理的Linux线程-互斥锁pthread_mutex_t的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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