Linux多线程互斥量：一种保证线程安全的同步机制

Linux系统是一种支持多任务并发执行的操作系统，它可以同时运行多个进程，从而提高系统的利用率和效率。但是，如果一个进程中有多个线程，而这些线程需要共享一些数据或资源，就可能出现数据不一致或资源竞争的问题，导致系统的错误或异常。为了解决这个问题，就需要使用一些同步机制，例如信号量、条件变量、互斥量等。其中，互斥量是一种比较简单而有效的同步机制，它可以让一个线程在访问共享数据或资源时，锁定它们，防止其他线程同时访问，从而保证线程安全。本文将介绍Linux系统中多线程互斥量的互斥的方法，包括互斥量的初始化、加锁、解锁和销毁等方面。

同步

同一个进程中的多个线程共享所在进程的内存资源，当多个线程在同一时刻同时访问同一种共享资源时，需要相互协调，以避免出现数据的不一致和覆盖等问题，线程之间的协调和通信的就叫做线程的同步问题, 线程同步的思路: 让多个线程依次访问共享资源，而不是并行

互斥VS同步

• 互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。如果操作是原子操作，那么天然的具有互斥
• 同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源

互斥量Mutex:

• 本质上说就是一把锁，提供对资源的独占访问，所以Mutex主要的作用是用于互斥。互斥量使同时只能有一个线程访问数据，可以看做一种的0/1信号量
• Mutex对象的值只有0和1。分别代表了Mutex的锁定状态和空闲状态:
  • 锁定状态：当前对象被锁定，用户进程/线程如果试图Lock临界资源，则进入等待；
  • 空闲状态：当前对象为空闲，用户进程/线程可以Lock临界资源，之后Mutex值减1变为0。
• Mutex被创建时可以有初始值，表示Mutex被创建后，是锁定状态还是空闲状态。
• 在同一个线程中，为了防止死锁，系统不允许连续两次对Mutex加锁(系统一般会在第二次调用立刻返回)。也就是说，加锁和解锁这两个对应的操作，需要在同一个线程中完成。

互斥量模型

#include 
pthread_mutex_t  mutex                //定义互斥锁               
pthread_mutex_init()            //初始化锁          
pthread_mutex_lock()/pthread_mutex_trylock()  ...     //加锁                  
pthread_mutex_unlock()          //解锁                        
pthread_mutex_destroy()         //销毁                        
//成功返回0,失败返回error number
#include 
int pthread_mutex_init  (pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_lock  (pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock   (pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock    (pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_destroy   (pthread_mutex_t *mutex);

死锁deadlock

死锁主要发生在有多个依赖锁存在时，会在一个线程试图与另一个线程沿着相反的顺序锁住互斥量时发生
当黑球线程按照A->的方向使用共享资源，同时白球线程按照B->A的顺序使用共享资源，不巧的是，黑球线程锁定A资源直到获得了释放了的B资源，白球线程锁定B资源直到获得了释放了的A资源，最后的结果就是他们都不能获得自己想要的资源，都锁定着对方想要的资源

解决死锁：

• 对共享资源操作前一定要获得锁
• 完成操作后一定要释放锁
• 尽量短的时间占用锁
• 如果有多锁，如获得的顺序是ABC顺序，那么释放顺序也该是ABC
• 线程错误返回时会释放它所获得的锁

例子

#include
#include
#include
#include

char* buf[5];
int pos;
//1.定义互斥量
pthread_mutex_t mutex;
void* task(void* pv){
    //3.使用互斥量进行加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    
    //4.访问共享内存
    buf[pos]=(char*)pv;
    sleep(1);
    pos++;

    //5.使用互斥量进行解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
main(){
    //2.初始化互斥量
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread,NULL,task,(void*)"zhangfei");
    pthread_t thread2;
    pthread_create(&thread2,NULL,task,(void*)"guanyu");
    
    pthread_join(thread,NULL);
    pthread_join(thread2,NULL);

    //打印字符指针数组中的有效数据
    int i=0;
    for(i=0;iprintf("%s ",buf[i]);
    }
    printf("\n");
    //6.如果不再使用则销毁互斥量
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

本文介绍了Linux系统中多线程互斥量的互斥的方法，包括互斥量的初始化、加锁、解锁和销毁等方面。通过了解和掌握这些知识，我们可以更好地使用互斥量来实现多线程之间的同步，提高系统的稳定性和效率。当然，Linux系统中多线程互斥量还有很多其他的特性和用法，需要我们不断地学习和研究。希望本文能给你带来一些启发和帮助。

以上是Linux多线程互斥量：一种保证线程安全的同步机制的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！