Linux多執行緒同步互斥Mutex詳解

Linux系統是一種支援多任務並發執行的作業系統，它可以同時運行多個進程，從而提高系統的使用率和效率。但是，如果一個進程中有多個線程，而這些線程需要共享一些資料或資源，就可能出現資料不一致或資源競爭的問題，導致系統的錯誤或例外。為了解決這個問題，就需要使用一些同步機制，例如訊號量、條件變數、互斥量等。其中，互斥量是一種比較簡單而有效的同步機制，它可以讓一個執行緒在存取共享資料或資源時，鎖定它們，防止其他執行緒同時訪問，從而確保執行緒安全。本文將詳解Linux多執行緒同步互斥Mutex的方法，包括互斥量的初始化、加鎖、解鎖和銷毀等面向。

1.初始化：

#在Linux下, 執行緒的互斥資料型別是pthread_mutex_t. 在使用前, 要對它進行初始化：

對於靜態分配的互斥量, 可以把它設定為PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, 或呼叫pthread_mutex_init.

對於動態分配的互斥量, 在申請記憶體（malloc）之後, 透過pthread_mutex_init進行初始化, 並且在釋放記憶體（free）前需要呼叫pthread_mutex_destroy.

原型：

int pthread_mutex_init（pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restric attr）；

int pthread_mutex_destroy（pthread_mutex_t *mutex）；

頭檔：

回傳值：成功則回傳0, 出錯則回傳錯誤編號.

說明： 如果使用預設的屬性初始化互斥量, 只要把attr設為NULL. 其他值在以後講解.

2. 互斥操作：

#對共享資源的存取, 要對互斥量進行加鎖, 如果互斥量已經上了鎖, 呼叫線程會阻塞, 直到互斥量被解鎖. 在完成了對共享資源的訪問後, 要解鎖互斥量.

說一下加鎖函數：

頭檔：

原型：

int pthread_mutex_lock（pthread_mutex_t *mutex）；

int pthread_mutex_trylock（pthread_mutex_t *mutex）；

回傳值：成功則回傳0, 出錯則回傳錯誤編號.

說明： 具體說一下trylock函數, 這個函數是非阻塞呼叫模式, 也就是說, 如果互斥量沒被鎖住, trylock函數將把互斥量加鎖, 並獲得對共享資源的存取權；如果互斥量被鎖住了, trylock函數將不會阻塞等待而直接回傳EBUSY, 表示共享資源處於忙碌狀態.

再說一下解所函數：

頭檔：

原型： int pthread_mutex_unlock（pthread_mutex_t *mutex）;

回傳值：成功則回傳0, 出錯則回傳錯誤編號.

\3. 死鎖：

死鎖主要發生在有多個依賴鎖存在時, 會在一個線程試圖以與另一個線程相反順序鎖住互斥量時發生. 如何避免死鎖是使用互斥量應該格外注意的東西.

總體來講, 有幾個不成文的基本原則：

對共享資源操作前一定要獲得鎖定.

完成操作以後一定要釋放鎖定.

如果有多鎖, 如獲得順序是ABC連環扣, 釋放順序也應該是ABC.

線程錯誤返回時應該釋放它所獲得的鎖定.

範例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int lock_var;
time_t end_time;
int sum;

void pthread1(void *arg);
void pthread2(void *arg);
void pthread3(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
pthread_t id1,id2,id3;
pthread_t mon_th_id;
int ret;
sum=10;

end_time = time(NULL) 10;
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
ret=pthread_create(&id1,NULL,(void *)pthread1, NULL);
if(ret!=0)
perror("pthread cread1");

ret=pthread_create(&id2,NULL,(void *)pthread2, NULL);
if(ret!=0)
perror("pthread cread2");

ret=pthread_create(&id3,NULL,(void *)pthread3, NULL);
if(ret!=0)
perror("pthread cread3");

pthread_join(id1,NULL);
pthread_join(id2,NULL);
pthread_join(id3,NULL);
exit(0);
}

void pthread1(void *arg)
{
int i;
while(time(NULL) if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0) //lock
{
perror("pthread_mutex_lock");
}
else
printf("pthread1:pthread1 lock the variablen");
for(i=0;iif(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0) //unlock
{
perror("pthread_mutex_unlock");
}
else
printf("pthread1:pthread1 unlock the variablen");
sleep(1);
}
}

void pthread2(void *arg)
{
int nolock=0;
int ret;
while(time(NULL) if(ret==EBUSY)
printf("pthread2:the variable is locked by pthread1n");
else{
if(ret!=0)
{
perror("pthread_mutex_trylock");
exit(1);
}
else
printf("pthread2:pthread2 got lock.The variable is %dn",lock_var);
if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0)//unlock
{
perror("pthread_mutex_unlock");
}
else
printf("pthread2:pthread2 unlock the variablen");
}
sleep(1);
}
}



void pthread3(void *arg)
{/*
int nolock=0;
int ret;
while(time(NULL) if(ret==EBUSY)
printf("pthread3:the variable is locked by pthread1 or 2n");
else
{
if(ret!=0)
{
perror("pthread_mutex_trylock");
exit(1);
}
else
printf("pthread3:pthread3 got lock.The variable is %dn",lock_var);
if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0)
{
perror("pthread_mutex_unlock");
}
else
printf("pthread3:pthread2 unlock the variablen");
}
sleep(3);
}*/
}

本文詳解了Linux多執行緒同步互斥量Mutex的方法，包括互斥量的初始化、加鎖、解鎖和銷毀等面向。透過了解和掌握這些知識，我們可以更好地使用互斥量來實現多執行緒之間的同步，提高系統的穩定性和效率。

以上是Linux多執行緒同步互斥Mutex詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！