Linux C——多线程的同步和互斥

一、互斥锁的定义，初始化，互斥操作的实现机制？

1.互斥锁的定义

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。从本质上讲，互斥量是一把锁，该锁保护一个或者一些资源。一个线程如果需要访问该资源，必须要获得互斥量对其加锁。这时，如果其他线程想访问该资源也必须要获得该互斥量，但是锁已经加锁，所以这些进程只能阻塞，直到获得该锁的进程解锁。这时阻塞的线程里面有一个线程获得该互斥量并加锁，获准访问该资源，其他进程继续阻塞，周而复始。

2.互斥锁的初始化

Pthread_mutex_init函数

函数作用：用于初始化互斥锁

函数原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

参数：mutex：互斥锁

      Attr: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

返回值：成功返回0；出错返回-1

3.互斥锁操作的实现机制

下面是一个使用互斥锁的例子，在线程1和线程2中分别打印提示信息，通过使用互斥锁来控制线程1和线程2运行的先后顺序

#include 
#include 
#include 
 
pthread_mutex_t mutex;
 
void *thread1(void)
{
    int i;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
 
    for(i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("this is the 1st pthread\n");
sleep(1);
    }
 
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
 
void *thread2(void)
{
    int i;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
 
    for(i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("this is the 2nd pthread\n");
sleep(1);
    }
 
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
 
int main()
{
    pthread_t id1,id2;
    
    if(pthread_mutex_init(&mutex,NULL) != 0)
    {
        printf("init failed!\n");
exit(1);
    }
    if(pthread_create(&id1,NULL,(void *)thread1,NULL) != 0)
    {
        printf("create thread1 failed!\n");
exit(1);
    }
    if(pthread_create(&id2,NULL,(void *)thread2,NULL) != 0)
    {
        printf("create thread2 failed!\n");
exit(1);
    }
 
    pthread_join(id1,NULL);
    pthread_join(id2,NULL);
 
    sleep(1);
    return 0;
}

二、信号量实现线程之间的PV操作，实现线程同步和互斥的数据模型？

1.sem_init函数

函数作用：初始化信号量

函数原型：int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)

参数：sem：信号量指针

      Pshared：决定信号量能否在几个进程间共享，一般取0

      Value：信号量的初始值

 

2.信号的操作

Int sem_wait(sem_t *sem);    P操作    

Int sem_try_wait(sem_t *sem);

Int sempost(sem_t *sem);    V操作

Int sem_getvalue(sem_t *sem);

Int sem_destroy(sem_t *sem);    销毁信号

 

3.用信号的PV操作来实现消费者和生产者的机制

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
#define MAX_SIZE 1024
 
sem_t sem1,sem2;
char buff[MAX_SIZE];
 
void producer(void *arg)
{
    do
    {
        sem_wait(&sem1);
        printf("Producer enter some data:");
scanf("%s",buff);
sem_post(&sem2);
        
    }while(strncmp(buff,"quit",4) != 0);
}
 
void customer(void *arg)
{
    do
    {
        sem_wait(&sem2);
        printf("Customer read is:%s\n",buff);
sem_post(&sem1);
        
    }while(strncmp(buff,"quit",4) != 0);
}
 
int main()
{
    pthread_t id1,id2;
 
    sem_init(&sem1,0,1);
    sem_init(&sem2,0,0);
 
    if(pthread_create(&id1,NULL,(void *)producer,NULL) != 0)
    {
        printf("init producer error!\n");
return -1;
    }
    if(pthread_create(&id2,NULL,(void *)customer,NULL) != 0)
    {
        printf("init customer error!\n");
return -1;
    }
 
    pthread_join(id1,NULL);
    pthread_join(id2,NULL);
 
    return 0;
}